Respuestas cerebrales durante el ejercicio en hipoxia (CERVOX)

En el paradigma clásico de la fisiología del ejercicio, se piensa que la capacidad cardiorrespiratoria y la fatiga muscular establecen el límite de la tolerancia al ejercicio. Sin embargo, existen situaciones experimentales en las que no es posible explicar la limitación del rendimiento del ejercicio utilizando este paradigma clásico, por lo que es necesario buscar una alternativa. Investigaciones recientes destacan cambios asociados con el ejercicio en el cerebro, p. cambios en la perfusión cerebral, la oxigenación cerebral y la excitabilidad neuronal. Además, varios resultados sugieren que, en algunas condiciones, el sistema nervioso central no logra impulsar adecuadamente a las motoneuronas, es decir, la llamada fatiga central. Sin embargo, el fenómeno de la limitación central al ejercicio y sus mecanismos neurofisiológicos subyacentes aún están por esclarecer. Por lo tanto, el metabolismo cerebral y las respuestas neurohumorales durante el ejercicio fatigante deben investigarse para proponer un nuevo paradigma capaz de explicar la limitación del ejercicio. Entre las condiciones en las que el paradigma clásico de la limitación del rendimiento del ejercicio no parece adaptarse a las observaciones reales, el ejercicio en un entorno hipóxico parece ser un desafío particular. Algunos datos sugieren de hecho que la respuesta cerebral al ejercicio puede modificarse sustancialmente en hipoxia en comparación con normoxia.

Por lo tanto, en el presente proyecto, los investigadores tienen como objetivo evaluar el efecto de la hipoxia en la adaptación del cerebro al ejercicio en humanos sanos. En particular, el objetivo es evaluar la respuesta neurofisiológica del cerebro a un ejercicio agotador, incluida la perfusión y la oxigenación cerebrales, la activación cerebral, la excitabilidad cortical y el comando motor resultante al inhalar mezclas de gases normóxicos o hipóxicos. Para cumplir con estos objetivos, se utilizarán enfoques metodológicos complementarios durante el ejercicio tanto en condiciones normóxicas como hipóxicas: se utilizará resonancia magnética funcional (fMRI) para evaluar la activación cerebral, el método de resonancia magnética nuclear de marcaje de espín arterial (ASL) de imágenes de perfusión evaluará perfusión cerebral, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) permitirá la medición de la oxigenación cerebral, la medición del potencial evocado motor en respuesta a la estimulación magnética transcraneal (TMS) evaluará la excitabilidad cortical, la medición del nivel de activación central (evaluado por TMS) y la Las señales electromiográficas (EMG) evaluarán el comando del motor. Además, para tener en cuenta el efecto de la masa muscular involucrada durante el ejercicio y la duración de la exposición hipóxica, se evaluará la adaptación del cerebro al ejercicio en hipoxia para tareas motoras que involucren grupos musculares pequeños (aducción del pulgar) o grandes (extensión de la rodilla, cicloergometría). así como para exposición hipóxica aguda (< 1 hora) o prolongada (varias horas: 6 horas). Este enfoque multitécnico será posible a través de este proyecto colaborativo entre tres socios expertos en investigación de la función cerebral y fisiología del ejercicio (Institut Fédératif de Recherche 'RMN Biomédical et Neurosciences' Joseph Fourier University and University Hospital, Grenoble; 'Exercise Physiology' Laboratory, University Hospital, St Etienne; 'Laboratorio de Eficiencia y Deficiencia Motora', Universidad Montpellier I, Montpellier).

Los investigadores plantean la hipótesis de que la hipoxia aumentaría la perturbación cerebral asociada con un ejercicio fatigante dado, es decir, induciría una mayor reducción de la sangre cerebral y la oxigenación cerebral, una mayor reducción de la excitabilidad cortical y la activación central, así como una mayor reducción del comando central, y esto particularmente cuando una gran masa muscular está involucrada, así como cuando la exposición hipóxica es prolongada.

Este proyecto tiene como objetivo renovar nuestra visión de la limitación del rendimiento del ejercicio humano, así como nuestra comprensión de la tolerancia al ejercicio en condiciones de hipoxemia. Este último es relevante para la medicina deportiva y de altura que se ocupa del ejercicio y la tolerancia a la altura, así como para enfermedades caracterizadas por hipoxemia e intolerancia al ejercicio, como enfermedades respiratorias como, por ejemplo, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica.