Die Auswirkungen von Bewegung auf den Schlaf und die Gesundheit des Gehirns

Es besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung von Biomarkern für das Gehirnalter und an wissenschaftlich nachgewiesenen Interventionen zur Verbesserung der Gehirngesundheit. Zuvor wurde ein maschineller Lernalgorithmus, der Brain Age Index (BAI), entwickelt, um das Gehirnalter (BA) auf der Grundlage von 510 Merkmalen vorherzusagen, die aus einem nächtlichen Schlaf-EEG abgeleitet wurden. Der Algorithmus meldet, wie alt die schlafende Gehirnaktivität einer Person „aussieht“, das so genannte „Gehirnalter“ (BA), und vergleicht dies mit dem chronologischen Alter (CA). Der Unterschied ist der BAI: BAI = BA-CA. Frühere Arbeiten deuten darauf hin, dass Patienten mit signifikanten neurologischen oder psychiatrischen Erkrankungen oder Bluthochdruck und Diabetes im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen ein mittleres Überalter des Gehirns oder "Brain Age Index" (BAI) von 4 und 3,5 Jahren aufweisen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass ein hoher BAI ein unabhängiger Prädiktor für die Mortalität ist. Jedes zusätzliche BAI-Jahr führt zu einem relativen Anstieg des Sterberisikos um 3,3 %. Die Arbeit anderer Gruppen deutet darauf hin, dass Bewegung möglicherweise wirksam ist, um "erfolgreiches Altern des Gehirns" zu fördern.

Studien zu den Auswirkungen von Bewegung auf die Kognition umfassen eine Metaanalyse von 18 früheren Studien, in denen die Ergebnisse von Bewegung auf die kognitive Funktion bei älteren Erwachsenen analysiert wurden. Es wurde festgestellt, dass aerobes Fitnesstraining die Leistung in mehreren kognitiven Bereichen verbesserte, darunter Exekutivfunktion, kognitive Kontrolle, räumliche Verarbeitung und Verarbeitungsgeschwindigkeit, mit einer durchschnittlichen Verbesserung über Studien und über alle Bereiche hinweg von 0,5 Standardabweichungen im Vergleich zu Kontrollen. Die Verbesserung war am größten bei den Führungs- und Kontrollprozessen. Der Grad der Verbesserung hing auch mit der Dauer der Fitnesstrainingsintervention, der Dauer der Trainingseinheiten und dem Geschlecht zusammen (Frauen schienen stärker zu profitieren). Studien zu den Auswirkungen von Bewegung auf die Gehirnstruktur umfassen eine frühere Studie, in der 35 ältere Erwachsene (14 mit leichter kognitiver Beeinträchtigung, 16 gesunde Kontrollpersonen) für die Teilnahme an einem 12-wöchigen Gehprogramm mit mäßiger Intensität eingeschrieben waren. Die VO2max der Probanden stieg um durchschnittlich 8,49 %. Das Ausmaß, in dem sich die kardiorespiratorische Fitness (V̇O2peak) aufgrund der Intervention verbesserte, korrelierte stark positiv mit weit verbreiteten Veränderungen der kortikalen Dicke. Zusammengenommen deuten diese und andere Studien darauf hin, dass Aerobic-Übungen eine wirksame Intervention sein können, um alters- und krankheitsbedingter kortikaler Atrophie entgegenzuwirken, und einen Schutz vor einem zukünftigen kognitiven Rückgang bei gefährdeten älteren Erwachsenen bieten könnten.

Diese Studie geht von der Hypothese aus, dass die kognitive Leistungsfähigkeit nach 12 Wochen regelmäßiger Übung zunimmt (1a), der EEG-basierte BAI nach 12 Wochen regelmäßiger Übung niedriger ist (1b) und Verbesserungen der kognitiven Maßnahmen aus Änderungen des BAI vorhersagbar sind (1c). Darüber hinaus wird die Hypothese aufgestellt, dass ein übermäßiger BAI mit schlechter Schlafqualität, höheren vorbestehenden Komorbiditäten, schlechter Ernährung und einem kleinen sozialen Netzwerk korreliert (2). Es wird erwartet, dass sesshafte Probanden, die sich dem 12-wöchigen Trainingsprogramm unterziehen, messbare Verbesserungen des EEG-basierten Gehirnalters und der kognitiven Funktion zeigen, und dass der Grad der Verbesserung mit dem Grad der Verbesserung der aeroben Fitness zusammenhängt. Diese Studie wird vorläufige Daten liefern, um eine größere und längere Längsschnittstudie zu unterstützen, die darauf abzielt, 1) neue, kostengünstige und patientenfreundliche EEG-basierte Biomarker für die Gehirngesundheit klinisch zu validieren; und 2) Bewertung der Wirksamkeit von Interventionen, die darauf abzielen, die Gesundheit des Gehirns zu erhalten und zu verbessern und letztendlich die Gesundheitsspanne zu verlängern.