Lorsque des activités physiquement exigeantes sont effectuées à haute altitude ou dans d’autres environnements à faible teneur en oxygène, une excellente coordination, un jugement et une prise de décision sont importants. Dans certains cas, comme en alpinisme, ces capacités peuvent faire la différence entre la vie et la mort.
Qu’est-ce qu’une fonction exécutive et pourquoi est-elle importante ? Les fonctions exécutives contrôlent et coordonnent d’autres fonctions cérébrales, comme la mémoire, les émotions et le contrôle des mouvements, pour permettre des comportements plus complexes, par exemple, l’apprentissage, la planification, le jugement et la prise de décision.
Dans une étude publiée ce mois-ci dansRapports scientifiquesdes chercheurs de l’Université de Tsukuba ont montré que les réductions de l’activité neuronale dans les régions du cerveau responsables des fonctions cognitives liées au contrôle exécutif et des performances cognitives pendant l’exercice dans des conditions à faible teneur en oxygène pouvaient être évitées en maintenant la saturation en oxygène.
Démontrer la causalité – que les diminutions de l’activité et des performances neuronales sont causées par une faible disponibilité d’oxygène dans les tissus cérébraux – n’est pas simple en raison de la complexité du cerveau et de toutes ses fonctions. C’est pourtant ce que l’équipe de recherche de l’Université de Tsukuba a fait.
Nous avons comparé les effets des conditions hypoxiques dans lesquelles les niveaux d’oxygène dans le sang sont réduits avec ceux dans lesquels les niveaux d’oxygène dans le sang restent stables pendant l’exercice. Ce faisant, nous avons isolé une faible saturation en oxygène comme facteur de diminution de l’activité neuronale et de diminution des performances. »
Hideaki Soya, auteur principal de l’étude et professeur, Université de Tsukuba
L’activité neuronale dans le cortex préfrontal a été mesurée par spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge pour montrer les changements dans l’hémoglobine oxygénée (c’est-à-dire l’utilisation d’oxygène provenant de l’apport sanguin régional). Les performances cognitives ont été évaluées à l’aide de l’interférence de Stroop, qui correspond à la différence de temps d’achèvement (ou nombre d’erreurs) entre les essais neutres et incongrus. Dans les essais incongrus, la couleur du texte doit être identifiée lorsque, par exemple, le mot rouge est écrit en vert. Dans les essais neutres, seule la couleur d’un échantillon doit être identifiée.
« Lorsque les niveaux d’oxygène dans le sang sont restés stables pendant l’exercice, l’effet Stroop n’était pas aussi prononcé », explique l’auteur principal, le Dr Genta Ochi. « Dans la région cérébrale d’intérêt – le cortex préfrontal dorsolatéral gauche – il y avait moins de diminution de l’activation de l’essai neutre à l’essai incongru. »
L’étude suggère que l’apport d’oxygène est important pour maintenir la fonction cognitive pendant l’exercice dans des environnements à faible teneur en oxygène. De plus, les régions du cerveau dotées de fonctions plus récentes (d’un point de vue évolutif) moins critiques peuvent être moins prioritaires que celles responsables des fonctions qui nous maintiennent en vie. Ainsi, les effets de la fatigue cognitive doivent être pris en compte lorsque des activités physiques nécessitant du jugement et de la pensée critique sont réalisées dans des environnements pauvres en oxygène.
