Fuelling cerebral activity in exercising man

Disputatsen udgår fra Anæstesi- og operationsklinikken (2041) og Center for Muskelforskning, H:S Rigshospitalet, og omhandler hjernens stofskifte under fysisk arbejde. Hidtil har globale mål for cerebral aktivitet ikke vist nogen effekt af helkropsarbejde, og billeddannende teknikker (fx PET) kan kun vanskeligt appliceres. Afhandlingen evaluerer cerebral aktivering under fysisk arbejde som udtrykt ved et fald i hjernens såkaldte metaboliske ratio , MR, der beskriver forholdet mellem omsætningen af ilt og substrat.

I vågen tilstand forbrænder hjernen næsten udelukkende glukose, så MR antager værdien ∼ 6, men når hjernen aktiveres, øges omsætningen af glukose mere end af ilt og MR reduceres. Cerebral aktivering er således karakteriseret ved et fald i MR, selvom det er uafklaret, hvad der ligger til grund. Det bevisliggøres, at lettere fysisk arbejde ikke påvirker hjernens samlede stofskifte, men når det fysiske arbejde kræver en væsentlig mental anstrengelse, falder MR med 30-40%, og det største fald ses ved udmattelse. I denne situation repræsenterer MR summen af aktivitet i de hjerneregioner, der stimuleres af det fysiske arbejde, herunder af »viljen« til at fortsætte arbejdet, kontrol med muskelgrupper og af sensoriske impulser fra den arbejdende muskulatur.

Fysisk arbejde adskiller sig fra andre former for cerebral aktivering ved ændringer i koncentrationen af substrater og hormoner i blodet, der kunne påvirke MR. Det tydeliggøres, at med stigende laktatkoncentration i blodet optager hjernen laktat i en størrelsesorden svarende til optaget af glukose, og hjernen omsætter denne laktat. Klarlægning af hjernens stofskifte forudsætter derfor, at laktatomsætningen medregnes i MR. Det cerebrale optag af glukose og laktat under fysisk arbejde foregår uafhængigt af systemiske hormoner. Derimod er et fald i MR associeret med øget frigivelse i hjernen af noradrenalin, der potentierer glykogen- og glukoseomsætningen. For udmattende arbejde, hvor MR falder til endog meget lave værdier, optager hjernen et »overskud« af kulhydrat (dvs. omsættes ikke med ilt) af en størrelsesorden som hjernens samlede lager af glykogen. Ofte anses hjernens indhold af glykogen som værende af minimal betydning, men på friskt humant hjernevæv er glykogenniveauet betydende, og gen-opbygning af et sådant glykogendepot i efterforløbet af intens aktivering af hjernen kunne bidrage til reduktionen i MR. Glykogenniveauet i hjernen mindskes under aktivering, og sammenholdt med faldet i MR synes intens hjerneaktivitet at afhænge af en øjeblikkelig accelereret omsætning af glukose. Perspektivet er således, at et fald i MR afspejler en energimæssig ubalance, og det foreslås, at »central træthed« kan forklares med udtømning af hjernens depot af glykogen.