Cerebrale reaksjoner under trening ved hypoksi (CERVOX)

I det klassiske paradigmet for treningsfysiologi, er kardio-respiratorisk kapasitet og muskeltretthet å sette grensen for treningstoleranse. Det er imidlertid eksperimentelle situasjoner hvor det ikke er mulig å forklare treningsprestasjonsbegrensning ved hjelp av dette klassiske paradigmet, og det er derfor nødvendig å se etter et alternativ. Nyere undersøkelser fremhever endringer knyttet til trening i hjernen, f.eks. endringer i cerebral perfusjon, cerebral oksygenering og nevroneksitabilitet. Flere resultater tyder også på at sentralnervesystemet under noen tilstander ikke klarer å drive motoneuronene tilstrekkelig, dvs. den såkalte sentraltrettheten. Fenomenet sentral begrensning til trening og dets underliggende nevrofysiologiske mekanismer er imidlertid fortsatt å avklare. Cerebral metabolisme og nevrohumorale responser under utmattende trening skal derfor undersøkes for å foreslå et nytt paradigme som kan forklare treningsbegrensninger. Blant tilstandene der det klassiske paradigmet med begrensninger i treningsytelse ikke ser ut til å passe de faktiske observasjonene, ser trening under hypoksiske omgivelser ut til å være spesielt utfordrende. Noen data tyder faktisk på at den cerebrale responsen på trening kan være vesentlig modifisert ved hypoksi sammenlignet med normoksi.

Derfor, i dette prosjektet, tar etterforskerne sikte på å evaluere effekten av hypoksi på hjernens tilpasning til trening hos friske mennesker. Spesielt er målet å vurdere hjernens nevrofysiologiske respons på en utmattende øvelse, inkludert cerebral perfusjon og oksygenering, cerebral aktivering, kortikal eksitabilitet samt den resulterende motoriske kommandoen mens du inhalerer normoksiske eller hypoksiske gassblandinger. For å oppfylle disse målene vil komplementære metodiske tilnærminger bli brukt under trening både normoksiske og hypoksiske tilstander: funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) vil bli brukt til å evaluere cerebral aktivering, perfusjonsavbildning arteriell spinnmerking (ASL) kjernemagnetisk resonansmetode vil vurdere regional cerebral perfusjon, nær infrarød spektroskopi (NIRS) vil tillate måling av cerebral oksygenering, måling av motorisk fremkalt potensial som respons på transkraniell magnetisk stimulering (TMS) vil vurdere kortikale eksitabilitet, måling av nivået av sentral aktivering (vurdert av TMS) og elektromyografiske (EMG) signaler vil evaluere motorkommandoen. Dessuten, for å ta hensyn til effekten av muskelmassen involvert under trening og varigheten av hypoksisk eksponering, vil hjernens tilpasning til trening ved hypoksi bli vurdert for motoriske oppgaver som involverer små (tommeladduksjon) eller store (kneforlengelse, syklusergometri) muskelgrupper samt for akutt (<1 time) eller langvarig hypoksisk eksponering (flere timer: 6 timer). Denne multi-tekniske tilnærmingen vil være mulig gjennom dette samarbeidsprosjektet mellom tre partnere eksperter på hjernefunksjonsundersøkelse og treningsfysiologi (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).

Etterforskerne antar at hypoksi vil forsterke hjerneforstyrrelsen forbundet med en gitt utmattende øvelse, dvs. vil indusere større reduksjon i cerebralt blod og cerebral oksygenering, større reduksjon i kortikal eksitabilitet og sentral aktivering samt større reduksjon i sentral kommando, og dette spesielt når en stor muskelmasse er involvert, så vel som når hypoksisk eksponering er langvarig.

Dette prosjektet tar sikte på å fornye vår visjon om begrensning av menneskelig treningsytelse så vel som vår forståelse av treningstoleranse under hypoksemiske forhold. Det siste er relevant for sport og høydemedisin som omhandler trening og høydetoleranse, samt for sykdommer preget av hypoksemi og treningsintoleranse som luftveissykdommer som for eksempel kroniske obstruktive lungesykdommer.