إرهاق الجهاز العصبي المركزي

تشير الدراسات التي تناولت تأثير النورأدرينالين إلى أنه قد يلعب دورًا في الشعور بالتعب. فقد أدى تناول ريبوكسيتين، وهو مثبط للنورأدرينالين، إلى تقليل الوقت اللازم للشعور بالتعب وزيادة الشعور الذاتي به. ^{[ 7 ] [ 8 ]} ويمكن تفسير ذلك بانخفاض متناقض في النشاط الأدرينالي ناتج عن آليات التغذية الراجعة.

في الدماغ، يُعد السيروتونين ناقلاً عصبياً يُنظم اليقظة والسلوك والنوم والمزاج ، من بين وظائف أخرى. ^{[ 9 ]} أثناء التمارين المطولة التي تُسبب إجهاد الجهاز العصبي المركزي، ترتفع مستويات السيروتونين في الدماغ عن المعدلات الفسيولوجية الطبيعية؛ وقد تُؤدي هذه المستويات المرتفعة إلى زيادة الإحساس بالجهد وإجهاد العضلات الطرفية. ^{[ 9 ]} ويعود ازدياد تخليق السيروتونين في الدماغ إلى ارتفاع نسبة التربتوفان ، وهو المادة الأولية للسيروتونين، في الدم، مما يُؤدي إلى عبور كميات أكبر من التربتوفان للحاجز الدموي الدماغي. ومن العوامل المهمة في تخليق السيروتونين آلية نقل التربتوفان عبر الحاجز الدموي الدماغي . وتتشابه آلية نقل التربتوفان مع الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة (BCAAs) ، وهي الليوسين والإيزوليوسين والفالين . أثناء التمارين المطولة، تُستهلك الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة (BCAAs) لانقباض العضلات الهيكلية ، مما يسمح بنقل أكبر للتريبتوفان عبر الحاجز الدموي الدماغي. لا تصل أي من مكونات تفاعل تخليق السيروتونين إلى حد التشبع في الظروف الفسيولوجية الطبيعية، ^{[ 10 ]} مما يسمح بزيادة إنتاج هذا الناقل العصبي. مع ذلك، فإن عدم قدرة الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة على تقليل زمن الوصول إلى الإرهاق يحد من هذه الفرضية. قد يعود ذلك إلى آلية معاكسة: إذ تحد الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة أيضًا من امتصاص التيروسين ، وهو حمض أميني عطري آخر، مثل التريبتوفان. يُعد التيروسين طليعةً للكاتيكولامينات ، التي تعزز الدافع للأداء. ^{[ 11 ]}

الدوبامين ناقل عصبي ينظم اليقظة، والتحفيز ، والتناسق العضلي، وأداء التحمل، وغيرها. ^{[ 12 ]} وقد وُجد أن مستويات الدوبامين تنخفض بعد التمارين الرياضية المطولة. ^{[ 13 ]} ويمكن أن يؤدي انخفاض الدوبامين إلى تراجع الأداء الرياضي والتحفيز الذهني. لا يستطيع الدوبامين عبور الحاجز الدموي الدماغي، ويجب تصنيعه داخل الدماغ. في الفئران المُرباة للجري، لوحظ ازدياد نشاط منطقة السقيفية البطنية ، ويرتبط نشاط هذه المنطقة بالجري الطوعي على العجلة. وبما أن منطقة السقيفية البطنية منطقة غنية بالخلايا العصبية الدوبامينية التي تُرسل إشارات إلى مناطق عديدة من الدماغ، فإن هذا يشير إلى أن النقل العصبي الدوباميني يُحفز الأداء البدني. ومما يدعم هذه النظرية أيضًا قدرة مثبطات إعادة امتصاص الدوبامين، وكذلك مثبطات إعادة امتصاص النورإبينفرين والدوبامين، على تحسين الأداء الرياضي، خاصةً في الأجواء الحارة. ^{[ 8 ]}

يُعدّ الأستيل كولين ضروريًا لتوليد القوة العضلية. وفي الجهاز العصبي المركزي، يُنظّم الأستيل كولين مستوى اليقظة ودرجة حرارة الجسم، وقد يلعب دورًا في الإرهاق المركزي. أثناء التمرين، تنخفض مستويات الأستيل كولين ^{[ 14 ]} ، ويعود ذلك إلى انخفاض مستويات الكولين في البلازما. مع ذلك، تضاربت نتائج الدراسات حول تأثير الأستيل كولين على الإرهاق. فقد وجدت إحدى الدراسات انخفاضًا في مستويات الكولين في البلازما بنسبة 40% بعد مشاركة المتسابقين في ماراثون بوسطن ^{[ 14 ]} . بينما وجدت دراسة أخرى أن تناول مكملات الكولين لم يُحسّن من زمن الوصول إلى الإرهاق ^{[ 15 ]} . كما وجدت هذه الدراسة أيضًا أن مستويات الكولين في البلازما لم تتغير في كلتا المجموعتين، سواءً التي تناولت الدواء الوهمي أو التي تناولت مكملات الكولين. هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لدراسة تأثيرات الأستيل كولين على الإرهاق.

يمكن للسيتوكينات أن تؤثر على النقل العصبي، مما يُسبب أعراضًا مرضية تتسم بالوهن والإرهاق. في النماذج الحيوانية، يحفز إنترلوكين-1 بيتا إطلاق السيروتونين ويزيد من نشاط حمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABA). كما أن التعرض للليبوساكاريد يثبط نشاط الخلايا العصبية الهيستامينية والدوبامينية. ^{[ 16 ]}

قد يؤدي ارتفاع مستويات الأمونيا في الدم إلى تغيير وظائف الدماغ والشعور بالتعب. أحد الأسباب المفترضة لعدم قدرة الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة (BCAAs) على تحسين الأداء الرياضي هو زيادة أكسدة هذه الأحماض عند تناولها كمكمل غذائي، مما يؤدي إلى زيادة التعب، وبالتالي إلغاء تأثيرها على مستقبلات السيروتونين. ^{[ 17 ]}

الأمفيتامين منبهٌ ثبتت فعاليته في تحسين الأداء البدني والمعرفي. يعمل الأمفيتامين على منع إعادة امتصاص الدوبامين والنورأدرينالين، مما يؤخر الشعور بالتعب عن طريق زيادة مستوى الدوبامين في الجهاز العصبي المركزي، على الرغم من الزيادة المصاحبة في مستوى النورأدرينالين. ^{[ 2 ] [ 18 ] [ 19 ]} يُعد الأمفيتامين مادة شائعة الاستخدام بين الرياضيين الجامعيين لما له من خصائص محسّنة للأداء، ^{[ 20 ]} حيث يُحسّن قوة العضلات، وسرعة رد الفعل، والتسارع، وأداء التمارين اللاهوائية ، والقدرة على بذل الجهد عند مستويات ثابتة من الجهد المبذول ، والقدرة على التحمل . ^{[ 3 ] [ 19 ] [ 18 ]}

وقد ثبت أيضاً أن الميثيلفينيديت يزيد من الأداء الرياضي في دراسات زمن الوصول إلى الإرهاق ودراسات التجارب الزمنية. ^{[ 21 ]}

يُعد الكافيين أكثر المنبهات استهلاكًا في أمريكا الشمالية. يُحفز الكافيين إفراز الأدرينالين من لب الكظر . وبجرعات صغيرة، يُمكن للكافيين تحسين القدرة على التحمل. ^{[ 22 ]} كما ثبت أنه يُؤخر ظهور التعب أثناء التمرين. والآلية الأكثر ترجيحًا لتأخير التعب هي تثبيط مستقبلات الأدينوزين في الجهاز العصبي المركزي. ^{[ 23 ]} الأدينوزين ناقل عصبي يُقلل من اليقظة ويُزيد من النعاس. وبمنع الأدينوزين من العمل، يُزيل الكافيين عاملًا يُعزز الراحة، ويُؤخر التعب.

تُعدّ الكربوهيدرات المصدر الرئيسي للطاقة في الكائنات الحية لعمليات الأيض ، وهي مصدر مهم للوقود أثناء التمارين الرياضية. أجرت دراسةٌ من قِبل معهد الغذاء والتغذية وصحة الإنسان في جامعة ماسي بحثًا حول تأثير تناول محلول الكربوهيدرات والإلكتروليتات على استخدام الجليكوجين العضلي وقدرة الجري لدى أشخاص يتبعون نظامًا غذائيًا غنيًا بالكربوهيدرات. ^{[ 24 ]} أظهرت المجموعة التي تناولت محلول الكربوهيدرات والإلكتروليتات قبل وأثناء التمرين قدرة تحمل أكبر. لم يُعزى ذلك إلى اختلاف مستويات الجليكوجين العضلي، ولكن قد يكون ارتفاع تركيز الجلوكوز في البلازما سببًا في هذه النتيجة. يفترض الدكتور ستيفن بيلي أن الجهاز العصبي المركزي يستشعر تدفق الكربوهيدرات، مما يقلل من الجهد المبذول أثناء التمرين، وبالتالي يسمح بقدرة تحمل أكبر. ^{[ 25 ]}

سعت العديد من الدراسات إلى تقليل تخليق السيروتونين عن طريق إعطاء الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة وتثبيط نقل التربتوفان عبر الحاجز الدموي الدماغي. ^{[ 26 ]} أظهرت الدراسات التي أُجريت تغيرًا طفيفًا أو معدومًا في الأداء بين مجموعتي زيادة تناول الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة ومجموعة الدواء الوهمي. في إحدى الدراسات، تم إعطاء محلول كربوهيدرات ومحلول كربوهيدرات مع الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة. ^{[ 27 ]} تمكنت كلتا المجموعتين من الركض لفترة أطول قبل الشعور بالتعب مقارنةً بمجموعة الماء التي تناولت الدواء الوهمي. ومع ذلك، لم تُظهر أي من مجموعتي الكربوهيدرات ومحلول الكربوهيدرات مع الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة أي اختلافات في الأداء. وقد ثبت أن مكملات الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة لها تأثير ضئيل أو معدوم على الأداء. كما لم يُحقق استخدام سلائف النواقل العصبية للسيطرة على إجهاد الجهاز العصبي المركزي نجاحًا يُذكر.

افترضت إحدى الدراسات أن عدم الاتساق في تناول الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة (BCAA) كان نتيجة لتراكم الأمونيا بسبب زيادة أكسدة الأحماض الأمينية المتفرعة السلسلة. ^{[ 7 ]}