Modstandstræning og neuroimaging (RTNI)

Motion er en lovende strategi til at bremse eller forhindre udviklingen af ​​kognitiv tilbagegang og demens. Mens modstandstræning (RT) er en populær form for træning, der anbefales til ældre voksne for dens formodede rolle i beskyttelsen mod sarkopeni, er dens virkninger på hjernens sundhed blevet mindre godt undersøgt. Tidligere RT-undersøgelser, der involverer traditionelle protokoller, fremhæver robuste og varige fordele for flydende kognition. I modsætning hertil er lidt kendt om virkningerne af høj-intensitet RT med avancerede periodiseringsteknikker. Sådanne protokoller kan give lignende forbedringer i kortere varigheder og dermed forbedre den kliniske anvendelighed. Derudover er mekanismerne for RT-induceret kognitiv forbedring ikke godt forstået. At definere de dominerende neurale og fysiologiske processer, der ligger til grund for disse beskyttende virkninger, er afgørende for at forklare variansen i kognitive responser og for at designe optimale behandlingsstrategier for den aldrende befolkning.

Effektiviteten af ​​RT-interventioner for kognitiv sundhed afhænger sandsynligvis af maksimering af gevinster i muskelstyrke. Derfor vil efterforskerne anvende styrke- og konditioneringsprincipper og avancerede neuroimaging-teknikker til en 12-ugers periodiseret RT-intervention for at bestemme neurobeskyttende bidrag. Cerebrovaskulær (CV) funktion er en vigtig komponent i hjernens sundhed og en primær mekanisme for kognitiv forbedring efter aerob træning. Imidlertid er potentialet for RT til at påvirke disse veje ikke blevet bestemt. Denne undersøgelse vil teste og udvide tidligere tværsnitsbeviser, der forbinder RT med CV-funktion. Derudover har RT-interventioner vist sig at forbedre systemisk vaskulær funktion og kognition uafhængigt. Således antager efterforskerne, at RT forbedrer kognitiv funktion gennem muskelstyrke og CV-tilpasninger. Det overordnede mål med dette forslag er at undersøge ændringer i kognition og CV-funktion hos 23 raske ældre voksne i alderen 60-80 år, der fungerer som deres egne kontroller, og udforske de mekanismer, der medierer disse effekter. For at nå dette mål foreslår efterforskerne følgende mål:

Mål 1: At afgøre, om 12 ugers periodiseret RT forbedrer væskekognition hos ældre voksne. NIH Toolbox® Cognition Battery vil blive administreret til at vurdere ændringer i eksekutiv funktion, opmærksomhed, episodisk hukommelse, behandlingshastighed, arbejdshukommelse og sprog. Sammensatte score vil blive beregnet for flydende, krystalliseret og global kognitiv funktion.

Hypotese: Et 12-ugers periodiseret RT-program designet specifikt til at maksimere styrkeforøgelse forbedrer væskekognition hos raske ældre voksne.

Mål 2: At evaluere virkningerne af periodiseret RT på CV-funktionen hos ældre voksne. Arteriel spin-mærkning (ASL) MRI-teknikker vil blive brugt til at vurdere ændringer i CV-funktionen ved at kvantificere virkningerne på hvilende cerebral blodgennemstrømning, intrakraniel vaskulær compliance og arteriel transittid. Mediationsanalyser vil blive udført for at bestemme de medierende effekter af CV-funktion på kognition.

Hypotese: Højintensiv RT kan forbedre CV-funktionen hos raske ældre voksne.

Mål 3: At udforske sammenhænge mellem hjernetilpasninger og potentielle fordelemekanismer, herunder: 1) fysisk kapacitet (f.eks. muskelstyrke), kropssammensætning og funktionel mobilitet; 2) formodede blodmarkører for træningsinduceret hjerneplasticitet; 3) kardiovaskulære risikofaktorer; og 4) hjernemorfometri og hjerneaktivitet i hviletilstand. Væsentlige ændringer vil blive analyseret for mediering af kognitiv funktion for at identificere de vigtigste veje, der ligger til grund for de beskyttende virkninger af RT.

For at gøre denne undersøgelse praktisk, vil deltagerne fungere som deres egne kontroller. Alle kontrolperioder vil finde sted før RT-interventionen for at sikre, at resultaterne ikke forvirres af detraining-effekter eller langsigtede kognitive fordele ved RT. Alle deltagere vil gennemgå test ved baseline, præ-intervention og post-intervention. NIH Toolbox Cognition Battery vil give et standardsæt af omfattende vurderingsværktøjer. Tre testversioner vil blive brugt til at reducere praksiseffekter. Under MR-scanninger vil ASL-teknikker blive brugt til at vurdere CV-funktionen, og standardsekvenser vil blive brugt til strukturel MR (f. T2-vægtet FLAIR og T1-vægtet MP-RAGE), hviletilstand funktion MRI (rfMRI) og diffusion tensor billeddannelse (DTI). Fysiske resultater vil blive vurderet ved hjælp af standard testprocedurer i træningsfysiologisk forskning, herunder blodtryk, kropssammensætning, fysisk funktion, muskelstyrke og estimeret VO2max. Validerede spørgeskemaer til livskvalitet, fysisk aktivitet, søvnkvalitet og interpersonel støtte vil blive administreret.

Deltagerne vil udføre et periodiseret og progressivt modstandstræningsprogram for hele kroppen, der lægger vægt på udvikling af under- og overkroppens styrke. Alle 36 træningssessioner (3 dage om ugen i 12 uger) vil blive udført på CERC, overvåget af en træningsspecialist. Mesocyklus I (uge 1-4) vil lægge vægt på muskelhypertrofi for at udvikle en muskulær og metabolisk base for mere intens træning i senere faser. Træningskampe vil bestå af 4-6 modstandsøvelser med 2-4 sæt pr. øvelse og 8-10 gentagelser pr. sæt. Mesocyklus II (uge 5-8) og III (uge 9-12) vil lægge vægt på styrkeudvikling. Træningskampe vil bestå af 4-6 modstandsøvelser med 3-5 sæt pr. øvelse, 4-6 gentagelser pr. sæt og lineære stigninger i intensitet over tid. Som i lignende RT-studier vil de anvendte træningsbelastninger blive individuelt udviklet på en sikker og effektiv måde for at anvende en progressiv overbelastning/udfordring til det neuromuskulære system og fremkalde de størst mulige træningsinducerede neuromuskulære tilpasninger.