Aivovasteet harjoituksen aikana hypoksiassa (CERVOX)

Klassisessa harjoitusfysiologian paradigmassa sydän-hengityskapasiteetti ja lihasväsymys asettavat kuitenkin harjoituksen sietokyvyn rajan. On kuitenkin kokeellisia tilanteita, joissa harjoituksen suorituskyvyn rajoitusta ei voida selittää tällä klassisella paradigmalla, ja siksi on etsittävä vaihtoehtoa. Viimeaikaiset tutkimukset korostavat liikuntaan liittyviä muutoksia aivoissa, mm. muutokset aivojen perfuusiossa, aivojen hapettumisessa ja hermosolujen kiihottavuudessa. Lisäksi useat tulokset viittaavat siihen, että joissakin olosuhteissa keskushermosto ei pysty ohjaamaan motoneuroneja riittävästi, eli ns. keskusväsymys. Harjoittelun keskeisen rajoittamisen ilmiö ja sen taustalla olevat neurofysiologiset mekanismit ovat kuitenkin vielä selvittämättä. Aivojen aineenvaihduntaa ja neurohumoraalisia vasteita väsyttävän harjoituksen aikana on siksi tutkittava, jotta voidaan ehdottaa uusi paradigma, joka pystyy selittämään harjoituksen rajoituksia. Niistä olosuhteista, joissa harjoituksen suorituskyvyn rajoittamisen klassinen paradigma ei näytä sopivan todellisiin havaintoihin, harjoittelu hypoksisessa ympäristössä näyttää olevan erityisen haastavaa. Jotkut tiedot viittaavat todellakin siihen, että aivovaste harjoitteluun saattaa muuttua merkittävästi hypoksiassa normoksiaan verrattuna.

Tästä syystä tutkijat pyrkivät tässä projektissa arvioimaan hypoksian vaikutusta aivojen sopeutumiseen liikuntaan terveellä ihmisellä. Tavoitteena on erityisesti arvioida aivojen neurofysiologista vastetta väsyttävään harjoitukseen, mukaan lukien aivojen perfuusio ja hapetus, aivojen aktivaatio, aivokuoren kiihtyvyys sekä siitä johtuva motorinen komento hengitettäessä normoksisia tai hypoksisia kaasuseoksia. Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi käytetään toisiaan täydentäviä metodologisia lähestymistapoja harjoituksen aikana sekä normoksisissa että hypoksisissa olosuhteissa: toiminnallista magneettikuvausta (fMRI) käytetään aivojen aktivaation arvioimiseen, perfuusiokuvauksen valtimoiden spin-leimaus (ASL) ydinmagneettinen resonanssimenetelmä arvioi alueellisia. aivojen perfuusio, Lähi-infrapunaspektroskopia (NIRS) mahdollistaa aivojen hapetuksen mittaamisen, motorisen herätepotentiaalin mittaamisen vasteena transkraniaaliseen magneettistimulaatioon (TMS) arvioi aivokuoren kiihottumisen, keskusaktivaation tason mittaamisen (arvioi TMS:llä) ja elektromyografiset (EMG) signaalit arvioivat moottorikäskyn. Lisäksi, jotta voidaan ottaa huomioon harjoituksen aikana esiintyvän lihasmassan vaikutus ja hypoksialtistuksen kesto, aivojen sopeutumista harjoitukseen hypoksiassa arvioidaan motorisissa tehtävissä, joihin liittyy pieniä (peukalon adduktio) tai suuria (polven ojennus, pyöräergometria) lihasryhmiä. sekä akuutti (<1 tunti) tai pitkittynyt hypoksinen altistus (useita tunteja: 6 tuntia). Tämä monitekninen lähestymistapa on mahdollista tämän yhteistyöprojektin avulla, jossa on kolme kumppania aivotoiminnan tutkimukseen ja harjoitusfysiologiaan erikoistuneen asiantuntijan kanssa (Institut Fédératif de Recherche "RMN Biomédical et Neurosciences" Joseph Fourier University ja University Hospital, Grenoble; "Exercise Physiology" Laboratory, University Sairaala, St Etienne; "Motor Efficiency and Deficiency Laboratory", Montpellier I University, Montpellier).

Tutkijat olettavat, että hypoksia tehostaisi tiettyyn väsyttävään harjoitukseen liittyvää aivohäiriötä, ts. vähentäisi enemmän aivoveren ja aivojen hapetuksen määrää, vähentäisi enemmän aivokuoren kiihtyneisyyttä ja keskusaktivaatiota sekä vähentäisi enemmän keskusohjausta, ja tämä erityisesti silloin, kun suuri lihasmassa on mukana sekä silloin, kun hypoksinen altistus on pitkittynyt.

Tämän projektin tavoitteena on uudistaa näkemyksemme ihmisen harjoittelukyvyn rajoituksista sekä ymmärrystämme harjoituksen sietokyvystä hypoksemisissa olosuhteissa. Jälkimmäinen on olennainen urheilu- ja korkeuslääketieteessä, joka käsittelee liikuntaa ja korkeussietokykyä, sekä sairauksia, joille on ominaista hypoksemia ja liikunta-intoleranssi, kuten hengityselinten sairaudet, kuten esimerkiksi krooniset obstruktiiviset keuhkosairaudet.