Церебральные реакции во время упражнений в условиях гипоксии (CERVOX)

В классической парадигме физиологии физических упражнений сердечно-дыхательная способность и мышечная усталость должны устанавливать предел переносимости физической нагрузки. Однако бывают экспериментальные ситуации, когда невозможно объяснить ограничение работоспособности с помощью этой классической парадигмы, и поэтому необходимо искать альтернативу. Недавние исследования выявили изменения в мозге, связанные с физическими упражнениями, т.е. изменения церебральной перфузии, церебральной оксигенации и возбудимости нейронов. Кроме того, некоторые результаты свидетельствуют о том, что в некоторых условиях центральная нервная система не может адекватно управлять мотонейронами, то есть так называемое центральное утомление. Тем не менее, феномен центрального ограничения физической нагрузки и лежащие в его основе нейрофизиологические механизмы еще предстоит прояснить. Таким образом, церебральный метаболизм и нейрогуморальные реакции во время утомляющих упражнений необходимо исследовать, чтобы предложить новую парадигму, способную объяснить ограничение физической нагрузки. Среди условий, при которых классическая парадигма ограничения физической активности, по-видимому, не соответствует фактическим наблюдениям, упражнения в условиях гипоксии представляются особенно сложными. Некоторые данные свидетельствуют о том, что церебральный ответ на физическую нагрузку может существенно изменяться при гипоксии по сравнению с нормоксией.

Следовательно, в настоящем проекте исследователи стремятся оценить влияние гипоксии на адаптацию мозга к физическим нагрузкам у здорового человека. В частности, цель состоит в том, чтобы оценить нейрофизиологическую реакцию головного мозга на утомляющие упражнения, включая церебральную перфузию и оксигенацию, церебральную активацию, корковую возбудимость, а также результирующую двигательную команду при вдыхании нормоксических или гипоксических газовых смесей. Для достижения этих целей будут использоваться дополнительные методологические подходы во время упражнений как в нормоксических, так и в гипоксических условиях: функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) будет использоваться для оценки церебральной активации, метод ядерной магнитной резонансной маркировки артериального спина (ASL) для визуализации перфузии будет оценивать региональные перфузии головного мозга, спектроскопия в ближней инфракрасной области (БИКС) позволит измерить церебральную оксигенацию, измерение моторного вызванного потенциала в ответ на транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) позволит оценить возбудимость коры, измерение уровня центральной активации (оцениваемого с помощью ТМС) и электромиографические (ЭМГ) сигналы будут оценивать двигательную команду. Кроме того, для учета влияния мышечной массы, задействованной во время упражнений, и продолжительности воздействия гипоксии, будет оцениваться адаптация мозга к упражнениям в условиях гипоксии для двигательных задач, включающих малые (приведение большого пальца) или большие (разгибание коленей, велоэргометрия) группы мышц. а также при остром (<1 часа) или длительном гипоксическом воздействии (несколько часов: 6 часов). Этот мультитехнический подход станет возможным благодаря этому совместному проекту трех партнеров, экспертов в области исследования функций мозга и физиологии упражнений (Федеральный исследовательский институт RMN Biomedical et Neurosciences, университет Жозефа Фурье и университетская больница, Гренобль; лаборатория «Физиология упражнений», университет). Больница, Сент-Этьен; «Лаборатория двигательной эффективности и недостаточности», Университет Монпелье I, Монпелье).

Исследователи предполагают, что гипоксия усилит церебральные возмущения, связанные с данным утомляющим упражнением, т. е. вызовет большее снижение мозгового кровообращения и церебральной оксигенации, большее снижение корковой возбудимости и центральной активации, а также большее снижение центральной команды, особенно когда вовлекается большая мышечная масса, а также при длительном гипоксическом воздействии.

Этот проект направлен на то, чтобы обновить наше видение ограничения физических возможностей человека, а также наше понимание толерантности к физическим нагрузкам в условиях гипоксемии. Последний актуален для спортивной и горной медицины, связанной с физическими нагрузками и толерантностью к высоте, а также для заболеваний, характеризующихся гипоксемией и непереносимостью физической нагрузки, таких как респираторные заболевания, такие как, например, хронические обструктивные заболевания легких.