Cerebrale reaktioner under træning ved hypoxi (CERVOX)

I det klassiske paradigme af træningsfysiologi er cardio-respiratorisk kapacitet og muskeltræthed dog til at sætte grænsen for træningstolerance. Der er dog eksperimentelle situationer, hvor det ikke er muligt at forklare træningspræstationsbegrænsning ved hjælp af dette klassiske paradigme, og det er derfor nødvendigt at lede efter et alternativ. Nyere undersøgelser fremhæver ændringer forbundet med træning i hjernen, f.eks. ændringer i cerebral perfusion, cerebral iltning og neuronexcitabilitet. Flere resultater tyder også på, at centralnervesystemet under nogle tilstande ikke formår at drive motoneuronerne tilstrækkeligt, dvs. den såkaldte centrale træthed. Fænomenet med central begrænsning til træning og dets underliggende neurofysiologiske mekanismer mangler dog stadig at blive klarlagt. Cerebral metabolisme og neurohumorale reaktioner under udmattende træning skal derfor undersøges for at foreslå et nyt paradigme, der kan forklare træningsbegrænsning. Blandt de forhold, hvor det klassiske paradigme med begrænsning af træningspræstation ikke ser ud til at passe til de faktiske observationer, ser træning under hypoksiske omgivelser ud til at være særligt udfordrende. Nogle data tyder faktisk på, at den cerebrale reaktion på træning kan være væsentligt ændret ved hypoxi sammenlignet med normoksi.

Derfor sigter efterforskerne i dette projekt på at evaluere effekten af ​​hypoxi på hjernens tilpasning til træning hos raske mennesker. Målet er især at vurdere hjernens neurofysiologiske respons på en trættende øvelse, herunder cerebral perfusion og iltning, cerebral aktivering, kortikal excitabilitet samt den resulterende motoriske kommando under indånding af normoksiske eller hypoxiske gasblandinger. For at opfylde disse mål vil komplementære metodiske tilgange blive brugt under træning både normoxiske og hypoxiske tilstande: funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) vil blive brugt til at evaluere cerebral aktivering, perfusionsbilleddannelsen arteriel spin-mærkning (ASL) kernemagnetisk resonansmetode vil vurdere regional cerebral perfusion, nær infrarød spektroskopi (NIRS) vil tillade måling af cerebral oxygenering, måling af motorisk fremkaldt potentiale som reaktion på transkraniel magnetisk stimulation (TMS) vil vurdere den kortikale excitabilitet, måling af niveauet af central aktivering (vurderet af TMS) og elektromyografiske (EMG) signaler vil evaluere motorkommandoen. For at tage højde for effekten af ​​den involverede muskelmasse under træning og varigheden af ​​hypoxisk eksponering, vil hjernens tilpasning til træning ved hypoxi blive vurderet for motoriske opgaver, der involverer små (tommelfingeradduktion) eller store (knæforlængelse, cyklusergometri) muskelgrupper samt ved akut (<1 time) eller længerevarende hypoxisk eksponering (adskillige timer: 6 timer). Denne multi-tekniske tilgang vil være mulig gennem dette samarbejdsprojekt mellem tre partnere, eksperter i hjernefunktionsundersøgelse og træningsfysiologi (Institut Fédératif de Recherche 'RMN Biomédical et Neurosciences' Joseph Fourier University og University Hospital, Grenoble; 'Exercise Physiology' Laboratory, University Hospital, St Etienne; 'Motor Efficiency and Deficiency Laboratory', Montpellier I University, Montpellier).

Forskerne antager, at hypoxi vil øge den cerebrale forstyrrelse forbundet med en given udmattende øvelse, dvs. vil inducere større reduktion i cerebralt blod og cerebral iltning, større reduktion i kortikal excitabilitet og central aktivering samt større reduktion i central kommando, og dette især når en stor muskelmasse er involveret såvel som når hypoxisk eksponering er langvarig.

Dette projekt har til formål at forny vores vision om begrænsningen af ​​menneskelig træningspræstation såvel som vores forståelse af træningstolerance under hypoxæmiske forhold. Det sidste er relevant for sport og højdemedicin, der beskæftiger sig med træning og højdetolerance, såvel som for sygdomme karakteriseret ved hypoxæmi og træningsintolerance, såsom luftvejssygdomme som f.eks. kroniske obstruktive lungesygdomme.