Widerstandstraining und Neuroimaging (RTNI)

Bewegung ist eine vielversprechende Strategie, um das Fortschreiten des kognitiven Verfalls und der Demenz zu verlangsamen oder zu verhindern. Während Widerstandstraining (RT) eine beliebte Trainingsform ist, die für ältere Erwachsene wegen ihrer mutmaßlichen Rolle beim Schutz vor Sarkopenie empfohlen wird, wurden ihre Auswirkungen auf die Gesundheit des Gehirns weniger gut untersucht. Frühere RT-Studien mit traditionellen Protokollen heben robuste und dauerhafte Vorteile für die Flüssigkeitserkennung hervor. Im Gegensatz dazu ist wenig über die Auswirkungen von hochintensiver RT mit fortgeschrittenen Periodisierungstechniken bekannt. Solche Protokolle können ähnliche Verbesserungen in kürzerer Zeitdauer hervorrufen und somit den klinischen Nutzen verbessern. Darüber hinaus sind die Mechanismen der RT-induzierten kognitiven Verbesserung nicht gut verstanden. Die Definition der dominanten neuronalen und physiologischen Prozesse, die diesen Schutzeffekten zugrunde liegen, ist wesentlich, um die Varianz der kognitiven Reaktionen zu erklären und optimale Behandlungsstrategien für die alternde Bevölkerung zu entwickeln.

Die Wirksamkeit von RT-Interventionen für die kognitive Gesundheit hängt wahrscheinlich von der Maximierung der Zuwächse an Muskelkraft ab. Daher werden die Forscher Kraft- und Konditionsprinzipien und fortschrittliche bildgebende Verfahren auf eine 12-wöchige periodisierte RT-Intervention anwenden, um die neuroprotektiven Beiträge zu bestimmen. Die zerebrovaskuläre (CV) Funktion ist eine Hauptkomponente der Gehirngesundheit und ein primärer Mechanismus der kognitiven Verbesserung nach aerobem Training. Das Potenzial von RT, diese Signalwege zu beeinflussen, wurde jedoch nicht bestimmt. Diese Studie wird frühere Querschnittsnachweise testen und erweitern, die RT mit CV-Funktion verknüpfen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass RT-Interventionen die systemische Gefäßfunktion und Kognition unabhängig voneinander verbessern. Daher stellen die Forscher die Hypothese auf, dass RT die kognitive Funktion durch Muskelkraft und CV-Anpassungen verbessert. Das übergeordnete Ziel dieses Vorschlags besteht darin, Veränderungen der Kognition und der CV-Funktion bei 23 gesunden älteren Erwachsenen im Alter von 60 bis 80 Jahren zu untersuchen, die als ihre eigenen Kontrollpersonen dienen, und die Mechanismen zu untersuchen, die diese Effekte vermitteln. Um dieses Ziel zu erreichen, schlagen die Ermittler folgende Ziele vor:

Ziel 1: Bestimmung, ob eine 12-wöchige periodisierte RT die Flüssigkeitswahrnehmung bei älteren Erwachsenen verbessert. Die NIH Toolbox® Cognition Battery wird verabreicht, um Veränderungen in der Exekutivfunktion, der Aufmerksamkeit, dem episodischen Gedächtnis, der Verarbeitungsgeschwindigkeit, dem Arbeitsgedächtnis und der Sprache zu bewerten. Zusammengesetzte Werte werden für flüssige, kristallisierte und globale kognitive Funktionen berechnet.

Hypothese: Ein 12-wöchiges periodisiertes RT-Programm, das speziell zur Maximierung des Kraftzuwachses entwickelt wurde, verbessert die Flüssigkeitswahrnehmung bei gesunden älteren Erwachsenen.

Ziel 2: Bewertung der Auswirkungen von periodisierter RT auf die kardiovaskuläre Funktion bei älteren Erwachsenen. MRT-Techniken mit Arterial Spin Labeling (ASL) werden verwendet, um Änderungen in der CV-Funktion zu bewerten, indem die Auswirkungen auf den zerebralen Blutfluss im Ruhezustand, die intrakranielle vaskuläre Compliance und die arterielle Transitzeit quantifiziert werden. Mediationsanalysen werden durchgeführt, um die vermittelnden Wirkungen der CV-Funktion auf die Kognition zu bestimmen.

Hypothese: Hochintensive RT kann die kardiovaskuläre Funktion bei gesunden älteren Erwachsenen verbessern.

Ziel 3: Untersuchung von Zusammenhängen zwischen Anpassungen des Gehirns und potenziellen Vorteilsmechanismen, einschließlich: 1) körperlicher Leistungsfähigkeit (z. B. Muskelkraft), Körperzusammensetzung und funktionelle Mobilität; 2) mutmaßliche Blutmarker für belastungsinduzierte Plastizität des Gehirns; 3) kardiovaskuläre Risikofaktoren; und 4) Gehirnmorphometrie und Gehirnaktivität im Ruhezustand. Signifikante Veränderungen werden für die Vermittlung der kognitiven Funktion analysiert, um die Hauptwege zu identifizieren, die den schützenden Wirkungen von RT zugrunde liegen.

Für die Praktikabilität dieser Studie dienen die Teilnehmer als ihre eigenen Kontrollen. Alle Kontrollperioden finden vor der RT-Intervention statt, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse nicht durch Detrainingseffekte oder langfristige kognitive Vorteile von RT verfälscht werden. Alle Teilnehmer werden zu Studienbeginn, vor und nach der Intervention getestet. Die NIH Toolbox Cognition Battery wird einen Standardsatz umfassender Bewertungsinstrumente bereitstellen. Drei Testversionen werden verwendet, um Übungseffekte zu reduzieren. Während MRT-Scans werden ASL-Techniken verwendet, um die CV-Funktion zu beurteilen, und Standardsequenzen werden für die strukturelle MRT verwendet (z. T2-gewichtetes FLAIR und T1-gewichtetes MP-RAGE), Ruhezustands-Funktions-MRT (rfMRI) und Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI). Die körperlichen Ergebnisse werden anhand von Standardtestverfahren in der Sportphysiologieforschung bewertet, darunter Blutdruck, Körperzusammensetzung, körperliche Funktion, Muskelstärke und geschätzte VO2max. Validierte Fragebögen zu Lebensqualität, körperlicher Aktivität, Schlafqualität und zwischenmenschlicher Unterstützung werden verabreicht.

Die Teilnehmer führen ein periodisiertes und progressives Ganzkörper-Widerstandstrainingsprogramm durch, bei dem die Entwicklung der Unter- und Oberkörperkraft betont wird. Alle 36 Trainingseinheiten (3 Tage pro Woche für 12 Wochen) werden im CERC durchgeführt und von einem Übungsspezialisten überwacht. Mesozyklus I (Wochen 1-4) wird die Muskelhypertrophie betonen, um eine muskuläre und metabolische Basis für ein intensiveres Training in späteren Phasen zu entwickeln. Trainingskämpfe bestehen aus 4-6 Widerstandsübungen mit 2-4 Sätzen pro Übung und 8-10 Wiederholungen pro Satz. Die Mesozyklen II (Wochen 5-8) und III (Wochen 9-12) betonen die Kraftentwicklung. Trainingskämpfe bestehen aus 4-6 Widerstandsübungen mit 3-5 Sätzen pro Übung, 4-6 Wiederholungen pro Satz und linearer Steigerung der Intensität im Laufe der Zeit. Wie in ähnlichen RT-Studien werden die verwendeten Trainingslasten auf sichere und effektive Weise individuell gesteigert, um eine progressive Überlastung/Herausforderung für das neuromuskuläre System einzusetzen und die größtmöglichen trainingsinduzierten neuromuskulären Anpassungen hervorzurufen.