Cerebrale reacties tijdens inspanning bij hypoxie (CERVOX)

In het klassieke paradigma van inspanningsfysiologie zijn cardio-respiratoire capaciteit en spiervermoeidheid echter de limieten van inspanningstolerantie. Er zijn echter experimentele situaties waarin het niet mogelijk is om prestatiebeperking te verklaren met behulp van dit klassieke paradigma, en daarom moet naar een alternatief worden gezocht. Recente onderzoeken wijzen op veranderingen in de hersenen die samenhangen met lichaamsbeweging, b.v. veranderingen in cerebrale perfusie, cerebrale oxygenatie en prikkelbaarheid van neuronen. Ook suggereren verschillende resultaten dat het centrale zenuwstelsel in sommige omstandigheden de motoneuronen niet voldoende aanstuurt, d.w.z. de zogenaamde centrale vermoeidheid. Het fenomeen van centrale beperking om te oefenen en de onderliggende neurofysiologische mechanismen moeten echter nog worden opgehelderd. Het hersenmetabolisme en neurohumorale reacties tijdens vermoeiende inspanning moeten daarom worden onderzocht om een ​​nieuw paradigma voor te stellen dat inspanningsbeperking kan verklaren. Van de omstandigheden waarin het klassieke paradigma van beperking van de inspanningsprestatie niet lijkt te passen bij de feitelijke waarnemingen, lijkt oefening in een hypoxische omgeving bijzonder uitdagend te zijn. Sommige gegevens suggereren inderdaad dat de cerebrale respons op inspanning aanzienlijk kan worden gewijzigd bij hypoxie in vergelijking met normoxia.

Daarom willen de onderzoekers in dit project het effect evalueren van hypoxie op de aanpassing van de hersenen aan lichaamsbeweging bij gezonde mensen. Het doel is met name om de neurofysiologische reactie van de hersenen op een vermoeiende oefening te beoordelen, inclusief cerebrale perfusie en oxygenatie, cerebrale activatie, corticale exciteerbaarheid en de resulterende motorische besturing tijdens het inademen van normoxische of hypoxische gasmengsels. Om deze doelstellingen te bereiken, zullen complementaire methodologische benaderingen worden gebruikt tijdens inspanning van zowel normoxische als hypoxische condities: functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) zal worden gebruikt om cerebrale activering te evalueren, de perfusiebeeldvorming arteriële spin-labeling (ASL) nucleaire magnetische resonantiemethode zal regionale cerebrale perfusie, nabij-infraroodspectroscopie (NIRS) zal meting van cerebrale oxygenatie mogelijk maken, meting van motor evoked potential als reactie op transcraniële magnetische stimulatie (TMS) zal de corticale prikkelbaarheid beoordelen, meting van het niveau van centrale activering (beoordeeld door TMS) en de elektromyografische (EMG) signalen evalueren het motorcommando. Bovendien zal, om rekening te houden met het effect van de spiermassa tijdens inspanning en de duur van hypoxische blootstelling, de aanpassing van de hersenen aan inspanning bij hypoxie worden beoordeeld voor motorische taken waarbij kleine (duimadductie) of grote (knie-extensie, fietsergometrie) spiergroepen betrokken zijn. evenals voor acute (<1 uur) of langdurige hypoxische blootstelling (enkele uren: 6 uur). Deze multitechnische aanpak wordt mogelijk gemaakt door dit samenwerkingsproject tussen drie partners, experts op het gebied van hersenfunctieonderzoek en inspanningsfysiologie (Institut Fédératif de Recherche 'RMN Biomédical et Neurosciences' Joseph Fourier University en University Hospital, Grenoble; 'Inspanningsfysiologie' Laboratory, University Ziekenhuis, St Etienne; 'Motor Efficiency and Deficiency Laboratory', Universiteit Montpellier I, Montpellier).

De onderzoekers veronderstellen dat hypoxie de cerebrale verstoring geassocieerd met een bepaalde vermoeiende oefening zou versterken, d.w.z. zou leiden tot een grotere vermindering van het cerebrale bloed en de cerebrale oxygenatie, een grotere vermindering van de corticale prikkelbaarheid en centrale activering evenals een grotere vermindering van het centrale commando, en dit vooral wanneer er is een grote spiermassa bij betrokken, evenals bij langdurige hypoxische blootstelling.

Dit project heeft tot doel onze visie op de beperking van menselijke inspanningsprestaties en ons begrip van inspanningstolerantie onder hypoxemische omstandigheden te vernieuwen. Dit laatste is relevant voor sport- en hoogtegeneeskunde die te maken heeft met lichaamsbeweging en hoogtetolerantie, evenals voor ziekten die worden gekenmerkt door hypoxemie en inspanningsintolerantie, zoals luchtwegaandoeningen zoals bijvoorbeeld chronische obstructieve longziekten.