The Relationship Between the Performance and Brain Oxygenation During Acute Supramaximal Exercise

Özet

Objective: The brain hemodynamic responses are one of the parameters to evaluate the physiological responses to exercise. The functional near infrared spectroscopy is one of the most promising methods for investigating the hemodynamic changes of brain during the physical performance. Higher responses can be expected in brain just after the short time high intensity exercise. In the present study, describing and investigating the brain hemodynamic responses to acute supramaximal exercise based on performance evaluation has been aimed. Materials and Methods: Physically active 36 healthy volunteer males (mean age: 20.61±2.3 years) participated to the study. Participants were split as high (HP) and low performance (LP) according to the group mean of peak power outputs. Wingate anaerobic test (WAnT) was employed as the acute high intensity exercise model. The hemodynamic changes during and after the WAnT were recorded via functional near infrared spectroscopy (fNIRS) from the prefrontal brain areas. For the statistical analyses, left, right and central prefrontal cortex defined as 3 measurement areas while during and after exercise periods were selected as 2 measurement times. Results: In both groups, the oxyhemoglobin levels of the prefrontal areas are increased during the exercise. This increase is significantly higher in the HP group in comparison with the LP group. After the exercise, the differences between the HP and LP group were disappeared. Conclusions: The brain hemodynamic responses were changed in line with the physical performance. In the future studies the brain hemodynamic changes can be used to evaluate the relationship between the training and brain hemodynamics.

Abstract

Amaç: Egzersize karşı oluşan fizyolojik yanıtların değerlendirilmesin kullanılan parametrelerden biri beyin hemodinamik yanıtlarıdır. İşlevsel yakın kızıl ötesi spektroskopisi egzersiz sırasında beyin hemodinamik yanıtlarını incelemede kullanılan en önemli yöntemlerden biridir. Kısa sürede yüksek şiddette egzersizin beyinde de yüksek cevaplar oluşturması beklenir. Bu çalışmada, akut supramaksimal bir yüklenmede egzersizde beyin hemodinamik yanıtlarının belirlenmesi ve yanıtların performansa göre değişminin araştırılması amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: Fiziksel olarak aktif 36 sağlıklı gönüllü erkek (yaş ort.: 20,61±2,3 yıl) ile gerçekleştirilen çalışmada katılımcılar, pik güç ortalamalarına göre yüksek (YP) ve düşük performans (DP) gösterenler olarak ikiye ayrılmıştır. Akut tüketici egzersiz modeli olarak Wingate anaerobik testi (WAnT) kullanılmıştır. WAnT öncesi, sırası ve sonrasında oluşan hemodinamik değişimler işlevsel yakın kızıl ötesi spektroskopisi (fNIRS) ile ön beyin bölgesinden kaydedilmiştir. İstatistiksel değerlendirmeler ön beyin bölgesinden alınan fNIRS verilerinde sol, orta ve sağ bölgeler olmak üzere üç ölçüm bölgesi ve egzersiz sırası ile sonrası olmak üzere iki farklı ölçüm zamanı için yapılmıştır. Bulgular: Her iki grup için de beyin ön bölge oksijenlenmelerinin egzersiz sırasında yükseldiği görülmektedir. YP grupta, DP gruba kıyasla egzersiz sırasında anlamlı olarak daha yüksek beyin ön bölge oksijenlenmesi saptanmıştır. Egzersiz sonrasındaki dönemde gruplar arasındaki beyin oksijenlenmesindeki anlamlı fark kaybolmaktadır. Sonuç: Çalışma ile akut supramaksimal egzersiz sırasında ve sonrasında değişen beyin ön bölge oksijenlenmesi, performansa dayalı olarak ilk kez değerlendirilmiştir. Sportif performansa bağlı olarak ortaya çıkan beyin kan akımı değişikliklerinin antrenman ile ilişkisini ortaya koymada fNIRS yardımcı bir araç olarak kullanılabilir.