Indflydelse af fysisk træning på neuroplasticitet og sensorimotoriske netværk hos ældre voksne (EXOPLASTIC)

Ældre alder er forbundet med strukturelle og funktionelle ændringer i centralnervesystemet, som kan have en negativ indvirkning på motorisk kontrol, postural stabilitet, øvre ekstremitets koordination og adaptiv motorisk adfærd.
Disse funktionelle ændringer tilskrives delvis ændringer i kortikal excitabilitet og reduceret effektivitet af intracorticale inhibitoriske og sensorimotoriske kredsløb inden for den primære motoriske cortex (M1).
Sådanne ændringer kan bidrage til et fald i neuroplasticitet, defineret som hjernens evne til at omorganisere sig som reaktion på interne eller eksterne stimuli.

Neuroplasticitet spiller en kritisk rolle i motorisk læring og tilpasning og er derfor afgørende for at opretholde funktionel autonomi hos ældre voksne.
Identificering af interventioner, der kan forbedre eller bevare neuroplasticitet med stigende alder, udgør en vigtig klinisk og samfundsmæssig udfordring.
Aerob fysisk træning har vist sig at være en lovende ikke-farmakologisk strategi til at modulere kortikal excitabilitet og fremme neuroplasticitet.

Primærmålet med dette studie er at vurdere effekten af en enkelt session med moderat aerob træning på neuroplasticitet induceret af transkraniell jævnstrømsstimulering (tDCS) hos ældre voksne sammenlignet med unge voksne.
Sekundærmålet er at undersøge træningens indflydelse på intrinsiske intracorticale kredsløb og sensorimotoriske integrationsmekanismer inden for M1.

Studiedesign:

Dette er et monocentrisk eksplorativt studie, hvor hver deltager gennemfører tre eksperimentelle sessioner adskilt af mindst en uge:

Session 1 og Session 2 (randomiseret crossover-design):

• Betingelse A: 20 minutter moderat aerob træning efterfulgt af tDCS.
• Betingelse B: 20 minutter siddende hvile efterfulgt af tDCS.
  Rækkefølgen af disse to betingelser vil være randomiseret.
  Hver deltager fungerer som sin egen kontrol.

Session 3:

• Vurdering af effekterne af aerob træning alene (uden tDCS).

Eksperimentelle procedurer:

Efter at have givet skriftligt informeret samtykke gennemgår deltagerne baselinevurderinger inklusive spørgeskemaer, der dokumenterer fysisk aktivitetsniveau, håndethed og smertegrad.

Deltagerne sidder behageligt, og overfladeelektromyografi (EMG)-elektroder placeres over musculus abductor pollicis brevis (APB) i den dominerende hånd.
Transkraniell magnetisk stimulering (TMS) leveres over M1 svarende til den dominerende hånds repræsentation.
Det optimale stimulationssted (hotspot) og den hvilemotoriske tærskel (RMT) bestemmes.

Corticospinal excitabilitet vurderes ved hjælp af enkeltpuls TMS ved stigende intensiteter for at konstruere input-output (I/O) rekrutteringskurver.
Motorisk fremkaldte potentialer (MEP'er) registreres fra APB-musklen.
En Boltzmann sigmoidalfunktion anvendes til at modellere I/O-kurver og ekstrahere parametre inklusive hældning, plateau og S50.
Primært udfaldsmål er hældningen af I/O-kurven, der afspejler corticospinal rekrutteringsgevinst.

Neuroplasticitet evalueres ved at sammenligne corticospinal excitabilitet før og efter en 20-minutters session med anodal tDCS anvendt over den dominante M1 (2 mA).
Ændringer i I/O-kurveparametre efter tDCS, med eller uden forudgående fysisk træning, tjener som indikatorer for induceret plasticitet.

Intracorticale inhibitoriske og faciliterende mekanismer vurderes ved hjælp af parret-puls TMS-protokoller:

• Kort-interval intracortical hæmning (SICI)
• Intracortical facilitering (ICF)
• Lang-interval intracortical hæmning (LICI)

Sensorimotorisk integration evalueres ved hjælp af parret perifer nervestimulering (nervus medianus ved håndleddet) kombineret med TMS til at måle:

• Kort-latens afferent hæmning (SAI)
• Lang-latens afferent hæmning (LAI)
• Afferent-induceret facilitering (AIF) Udfaldsmål udtrykkes som forhold mellem konditioneret og ukonditioneret MEP-amplituder.

Aerob træningsintervention:

Moderat aerob træning består af 20 minutters cykling på en ergometer ved 60 til 70 omdrejninger pr. minut.
Træningsintensiteten individualiseres til at svare til cirka 50% af hjertereserven (moderat intensitet), overvåget gennem hele sessionen.

Den estimerede varighed af hver eksperimentel session er som følger:

• Session 1 (2t05): Information, samtykke og spørgeskemaer (10 minutter), elektrodeplacering (5 minutter), baselineoptagelser (35 minutter), 20 minutter aerob træning eller siddende hvile (randomiseret), 20 minutter tDCS og 35 minutter post-interventionsoptagelser.
• Session 2 (1t05): Samme procedure som Session 1 uden information, samtykke eller spørgeskemaer.
  Deltagerne gennemfører den alternative betingelse (træning eller hvile), efterfulgt af tDCS og post-interventionsoptagelser.
• Session 3 (1t35): Forberedelse (5 minutter), baselineoptagelser (35 minutter), 20 minutter aerob træning og 35 minutter post-træningsoptagelser.