Respostas Cerebrais Durante o Exercício em Hipóxia (CERVOX)

No paradigma clássico da fisiologia do exercício, a capacidade cardiorrespiratória e a fadiga muscular são consideradas como os limites da tolerância ao exercício. No entanto, existem situações experimentais em que não é possível explicar a limitação do desempenho do exercício usando esse paradigma clássico, sendo necessário, portanto, buscar uma alternativa. Investigações recentes destacam mudanças associadas ao exercício no cérebro, por ex. alterações na perfusão cerebral, oxigenação cerebral e excitabilidade neuronal. Além disso, vários resultados sugerem que, em algumas condições, o sistema nervoso central falha em conduzir os motoneurônios adequadamente, ou seja, a chamada fadiga central. No entanto, o fenômeno da limitação central ao exercício e seus mecanismos neurofisiológicos subjacentes ainda precisam ser esclarecidos. O metabolismo cerebral e as respostas neuro-humorais durante o exercício fatigante devem, portanto, ser investigados a fim de propor um novo paradigma capaz de explicar a limitação do exercício. Entre as condições em que o paradigma clássico de limitação do desempenho do exercício não parece se adequar às observações reais, o exercício em ambiente hipóxico parece ser particularmente desafiador. Alguns dados sugerem, de fato, que a resposta cerebral ao exercício pode ser substancialmente modificada na hipóxia em comparação com a normóxia.

Assim, no presente projeto, os investigadores pretendem avaliar o efeito da hipóxia na adaptação do cérebro ao exercício em humanos saudáveis. Em particular, o objetivo é avaliar a resposta neurofisiológica do cérebro a um exercício fatigante, incluindo perfusão e oxigenação cerebral, ativação cerebral, excitabilidade cortical, bem como o comando motor resultante durante a inalação de misturas de gases normóxicos ou hipóxicos. Para atingir esses objetivos, abordagens metodológicas complementares serão usadas durante o exercício tanto em condições normóxicas quanto hipóxicas: a ressonância magnética funcional (fMRI) será usada para avaliar a ativação cerebral, o método de ressonância magnética nuclear de perfusão arterial (ASL) avaliará perfusão cerebral, a espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS) permitirá a medição da oxigenação cerebral, medição do potencial evocado motor em resposta à estimulação magnética transcraniana (EMT) avaliará a excitabilidade cortical, medição do nível de ativação central (avaliado por TMS) e a os sinais eletromiográficos (EMG) avaliarão o comando do motor. Além disso, para levar em conta o efeito da massa muscular envolvida durante o exercício e a duração da exposição hipóxica, a adaptação cerebral ao exercício em hipóxia será avaliada para tarefas motoras envolvendo grupos musculares pequenos (adução do polegar) ou grandes (extensão do joelho, cicloergometria). bem como para exposição hipóxica aguda (<1 hora) ou prolongada (várias horas: 6 horas). Esta abordagem multitécnica será possível através deste projeto colaborativo entre três parceiros especialistas em investigação da função cerebral e fisiologia do exercício (Institut Fédératif de Recherche 'RMN Biomédical et Neurosciences' Joseph Fourier University and University Hospital, Grenoble; 'Exercise Physiology' Laboratory, University Hospital, St Etienne; 'Laboratório de Eficiência e Deficiência Motora', Universidade Montpellier I, Montpellier).

Os investigadores colocam a hipótese de que a hipóxia aumentaria a perturbação cerebral associada a um determinado exercício fatigante, ou seja, induziria maior redução do sangue cerebral e da oxigenação cerebral, maior redução da excitabilidade cortical e da ativação central, bem como maior redução do comando central, e isso particularmente quando uma grande massa muscular está envolvida, bem como quando a exposição hipóxica é prolongada.

Este projeto visa renovar nossa visão sobre a limitação do desempenho do exercício humano, bem como nossa compreensão da tolerância ao exercício em condições hipoxêmicas. Este último é relevante para a medicina do esporte e da altitude, lidando com exercícios e tolerância à altitude, bem como para doenças caracterizadas por hipoxemia e intolerância ao exercício, como doenças respiratórias, como doenças pulmonares obstrutivas crônicas, por exemplo.