Spiervermoeidheid zit tussen de oren

Onderzoekers van de Universiteit van Zürich hebben onderzocht wat sporters al uit ervaring weten: wat tussen de oren zit speelt een sleutelrol tijdens uitputtende inspanningen die het uithoudingsvermogen testen. De onderzoekers hebben een mechanisme in de hersenen ontdekt dat een vermindering van spierprestatievermogen activeert tijdens inspannende activiteiten dat ervoor zorgt dat de fysiologische grenzen van het lichaam niet overschreden worden. Deze studie laat voor het eerst zien dat spiervermoeidheid en veranderingen in de interactie van neuronale structuren met elkaar verbonden zijn.

De mate waarin we in staat zijn om onze spieren te vrijwillig te activeren is afhankelijk van onze motivatie, wilskracht, fysieke conditie en vermoeidheidsniveau van de spieren. Vooral de laatste factor leidt tot merk- en meetbare prestatiebeperkingen. Lange tijd was het onderzoek naar spiervermoeidheid gericht op veranderingen in de spier zelf. Dit onderzoek, een gezamenlijk onderzoeksproject van de Universiteit van Zürich en ETH Zürich heeft de aandacht verlegd naar hersenonderzoek. Aangestuurd door neuropsycholoog Kai Lutz van de Universiteit van Zürich in samenwerking met Urs Boutellier van het Institute of Human Movement Sciences and Sport van ETH Zürich, ontdekten de onderzoekers de neuronale processen die verantwoordelijk zijn voor het verminderen van spieractiviteit tijdens spieruitputtende inspanning. Het derde en laatste deel van dit onderzoek, dat werd uitgevoerd door Lea Hilty als onderdeel van haar proefschrift, is gepubliceerd in het European Journal of Neuroscience.

In de eerste studie, demonstreerden de onderzoekers dat zenuwimpulsen van de spier, op dezelfde manier als pijninformatie, het primaire motorische systeem inhibeerden of afremden tijdens een uitputtende, veel energie kostende training. Ze deden dit door de proefpersonen een oefening voor het dijbeen te laten uitvoeren totdat ze de vereiste kracht niet meer konden opbrengen. Wanneer dezelfde oefening werd uitgevoerd met verdoving van het ruggenmerg, waardoor de signalen die de spier bij vermoeidheid naar de primaire motorische gebieden in de hersenen stuurt, worden verstoord of niet verstuurd. De bijbehorende vermoeidheidsgerelateerde inhiberende processen waren significant zwakker in vergelijking met de situatie waarin de spierinhibitie intact was.

In het tweede deel van de studie waren de onderzoekers in staat om, met behulp van magnetic resonance imaging ofwel MRI, de hersengebieden aan te wijzen die verhoogde activiteit vertonen vlak voordat een intensieve en uitputtende activiteit werd afgeremd, wat betekent dat ze betrokken zijn bij deze verstoring. De thalamus en de insula, wat beide hersengebieden zijn die informatie analyseren die mogelijk een bedreiging voor het organisme vormen, zoals pijn en honger.

De derde studie liet zien dat de inhiberende invloed op de activiteit van de motorische gebieden worden gereguleerd via de insula. Tijdens tests waarbij een fietsergometer werd gebruikt, konden onderzoekers bepalen dat de communicatie tussen de insula en de primaire motorische gebieden intensiever werd met het toenemen van de vermoeidheid. “Dit kan beschouwd worden als bewijs voor de stelling dat het neuronale systeem niet alleen de hersenen informatie geeft, maar ook een regulerend effect heeft op de activiteit van de motorische gebieden.” zegt Lea Hilty. Kai Lutz wijst op het nieuwe onderzoeksgebied dat vrijkomt als gevolg van deze studie. “Deze bevindingen zijn een belangrijk om te begrijpen welke rol de hersenen spelen bij spiervermoeidheid. Met deze studies is het niet alleen mogelijk om strategieën of trainingen te ontwikkelen om spierprestaties te verbeteren, maar ook om oorzaken van verminderd inspanningsvermogen bij verschillende ziektes en aandoeningen te onderzoeken.”

Bron: Science Daily

Referenties:

-Hilty, L., Jäncke, L., Luechinger, R., Boutellier, U., Lutz, K. Limitation of physical performance in a muscle fatiguing handgrip exercise is mediated by thalamo-insular activity. Human Brain Mapping, 2011, 32, 12.

-Hilty, L., Lutz, K., Maurer, K., Rodenkirch, T., Spengler, C.M., Boutellier, U., Jäncke, L., Amann, M. Spinal opioid receptor-sensitive muscle afferents contribute to the fatigue-induced increase in intracortical inhibition in healthy humans. Experimental Physiology, 2011 in druk.

-Hilty, L., Langer, N., Pascual-Marqui, R., Boutellier, U., Lutz, K. Fatigue-induced increase in intracortical communication between mid/anterior insular and motor cortex during cycling exercise. European Journal of Neuroscience, 2011 in druk.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *