Exergaming mejora funciones ejecutivas en pacientes con síndrome metabólico

Introducción En los últimos años se ha estudiado ampliamente la relación entre la función cognitiva y el síndrome metabólico. Se ha demostrado que el síndrome metabólico (MetS) está asociado con una disminución de la función ejecutiva debido a múltiples factores de riesgo, que incluyen hipertensión, dislipidemia, alteración de la homeostasis de la glucosa y obesidad abdominal. Las funciones ejecutivas incluyen procesos cognitivos básicos como el control atencional, la inhibición cognitiva, el control inhibitorio, la memoria de trabajo y la flexibilidad cognitiva.

La neurociencia cognitiva utiliza tareas de Stroop para medir la capacidad y las habilidades de atención selectiva, así como la capacidad de velocidad de procesamiento, lo que indica funciones ejecutivas. La actividad electroencefalográfica (EEG) que utiliza la tecnología de posicionamiento relacionado con eventos P300 y N200 se ha utilizado ampliamente para medir la capacidad y las habilidades de atención selectiva, y un rendimiento conductual como el tiempo de reacción (RT) se usa comúnmente para medir la capacidad de velocidad de procesamiento. La negatividad N200 (200 ~ 350 ms post-estímulo) es un potencial relacionado con eventos (ERP), que indica la capacidad de atención que generalmente se induce antes del control de respuesta de movimiento y está relacionado con los procesos cognitivos de reconocimiento y diferenciación de estímulos. La positividad de P300 (300 ~ 600 ms post-estímulo) es otro ERP que refleja el procesamiento neuronal relacionado con la memoria que está involucrado en la categorización de la información entrante y la actualización del contexto de la memoria de trabajo (por ejemplo, codificación, ensayo, reconocimiento y recuperación).

Es bien sabido que el entrenamiento con ejercicios aeróbicos proporciona varios resultados clínicos beneficiosos en pacientes con enfermedades metabólicas. También se han informado sus efectos sobre la función cognitiva, especialmente la función ejecutiva. Además, estudios recientes informaron que tanto el entrenamiento aeróbico como el de resistencia facilitan los efectos electrofisiológicos generales (p. ej., aumento de las amplitudes de ERP P300) y el índice de comportamiento (p. ej., RT más rápido) en personas mayores sanas. Además, también se ha informado que el ejercicio aeróbico mejora los procesos cognitivos en el control cognitivo cortical (amplitud P300) en estudios de pacientes con accidente cerebrovascular crónico.

Recientemente, el exergaming (una combinación de "ejercicio" y "juego") ha atraído mucha atención como un método de ejercicio novedoso para mejorar la función cognitiva porque utiliza videojuegos que requieren movimientos corporales y al mismo tiempo presenta al usuario un entorno cognitivamente desafiante. Junto con su uso popular para el ocio y el entretenimiento, existe un interés creciente en la aplicación de exergaming para mejorar los resultados clínicos. Estudios recientes que utilizaron exergaming mostraron efectos beneficiosos sobre las funciones cognitivas y de doble tarea, lo que redujo las caídas en adultos mayores, así como los riesgos de enfermedades cardiovasculares, como la grasa corporal, los niveles de adipoquinas séricas y los perfiles de lípidos. Exergaming también promovió las funciones ejecutivas y la velocidad de procesamiento cognitivo en ancianos y niños. Esta creciente evidencia sugiere que los exergaming tienen el beneficio de mejorar las funciones cognitivas y físicas.

Aunque muchos estudios previos han informado mejoras en la función cognitiva después de los juegos, no está claro si este beneficio se debe al efecto del ejercicio o al efecto del videojuego. Además, todos estos estudios midieron RT, en lugar de ERP usando EEG, que se limita a iluminar las actividades cerebrales. Teniendo en cuenta que EEG puede medir actividades eléctricas en varias áreas de la corteza cerebral, es necesario investigar ERP usando EEG para evaluar la función ejecutiva. Por lo tanto, examinamos los beneficios del exergaming en comparación con el ejercicio normal e investigamos la función ejecutiva midiendo RT, así como N200 y P300 en tres áreas de la corteza durante las tareas de Stroop en pacientes con MetS.

Métodos Participantes En este estudio participaron un total de 22 pacientes con MetS, hombres y mujeres, con edades comprendidas entre los 50 y los 80 años. MetS se definió de acuerdo con la definición modificada del Panel de tratamiento de adultos III del NCEP (NCEP-ATP III) para los asiáticos del sur. Brevemente, las personas con tres o más de los siguientes criterios se definieron como MetS: obesidad central (circunferencia de cintura ≥90 cm para hombres; ≥ 85 cm para mujeres), glucosa plasmática en ayunas ≥100 mg/dL o tratamiento actual para diabetes mellitus, presión sistólica presión arterial ≥130 mmHg o presión arterial diastólica ≥85 mmHg o tratamiento actual para la hipertensión, triglicéridos séricos ≥150 mg/dL, colesterol HDL bajo (hombres <40 mg/dL; mujeres <50 mg/dL). Se pidió a los sujetos que no hicieran ejercicio durante 24 horas antes del experimento. También se les indicó que comieran las comidas habituales y que terminaran las comidas 4 horas antes del experimento, evitando el alcohol 1 día antes del experimento y la cafeína durante las 4 horas previas al experimento. Todos los sujetos debían completar un consentimiento informado por escrito aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Facultad de Medicina de la Universidad de Kosin.

El tamaño de la muestra se calculó utilizando el software de cálculo del tamaño de la muestra (G*Power versión 3.1.9.2 para Windows; http://www.gpower.hhu.de), con un tamaño del efecto de 0,484, potencia estadística de 0,8 y nivel de significación estadística de 0,05. Este tamaño del efecto se calculó a partir de los estudios previos. Como resultado, el tamaño de la muestra para cada grupo se convirtió en 8, y decidimos reclutar 11 pacientes para cada grupo, con una tasa de abandono potencial del 30 %.

Intervenciones de entrenamiento con ejercicios El entrenamiento con ejercicios se llevó a cabo en el U-healthcare Center del Hospital Gospel de la Universidad de Kosin. Se instruyó a cada participante para que informara inmediatamente al supervisor si experimentaba algún síntoma inusual durante el entrenamiento físico y que consultara a un médico si fuera necesario. Los sujetos fueron excluidos si no realizaron más del 80% de las sesiones de ejercicio.

Todos los sujetos se dividieron aleatoriamente en dos grupos: exergaming y grupo de ejercicio en cinta rodante. Los sujetos tuvieron 2 semanas de adaptación y luego realizaron 12 semanas de entrenamiento físico: 60 min/día, 60-80% de la frecuencia cardíaca reservada (HRR), 3 días/semana. Cada sesión de ejercicio consistió en 10 minutos de calentamiento, 40 minutos de ejercicio principal y 10 minutos de calentamiento.

El grupo de exergaming (EXG) realizó ejercicios con dispositivos Exerheart® (D&J Humancare, Busan, Corea del Sur) compuestos por una alfombra para correr/saltar [730 (An) × 730 (Pr) × 130 (Al)] y una tableta en una soporte (se puede ajustar a cualquier altura entre 70 y 155 cm) (Figura 1A complementaria). Exerheart® es un exergaming desarrollado para correr in situ junto con el videojuego llamado "Alchemist's Treasure" (D&J Humancare, Busan, Corea del Sur). Para jugar a este juego, el sujeto tiene que correr o saltar sobre un punto del tapete para mover un avatar virtual en la pantalla de la tableta PC al frente, atrás, izquierda y derecha junto con la música (Video complementario 1 para en línea) . El sujeto puede controlar la velocidad del movimiento del avatar corriendo o saltando sobre la alfombra. El grupo de ejercicios en cinta rodante (TEG) realizó ejercicios en cintas rodantes comerciales (MOTUS, Gyeonggi-do, Corea del Sur). Cada sujeto caminó o corrió en la caminadora a una velocidad cómoda.

Tanto para EXG como para TEG, la frecuencia cardíaca (FC) de todos los sujetos durante el ejercicio se controló mediante monitores de FC (polar RS400sd, Madison Height, Michigan, EE. UU.) para confirmar que el valor se encontraba dentro del rango objetivo de FC. Se utilizó la fórmula de Karvonen (1957) para calcular la reserva de FC (HRR, FC máxima estimada-FC en reposo) y la FC objetivo durante el ejercicio [(HRR × porcentaje dado de intensidad de entrenamiento) + FC en reposo)].

Prueba Stroop Para la evaluación de la función ejecutiva, se administró una versión computarizada de la tarea Stroop con el software Telescan (LAXTHA, Daejeon, Corea del Sur). Durante la tarea, a los sujetos se les presentó una palabra de color que aparecía en el mismo color en ensayos congruentes (p. "azul" impreso en azul) y en un color diferente en ensayos incongruentes (p. ej. "azul" impreso en verde). Para proporcionar un contenido visual similar, se eligieron como estímulos el azul, el verde y el amarillo.

Los sujetos realizaron la tarea Stroop dos veces, antes y después del ejercicio. Los sujetos se sentaron a 1 metro de la pantalla, y cuando aparecieron las palabras de color en la pantalla, hicieron clic en el teclado izquierdo para la prueba congruente y en el teclado derecho para la prueba incongruente. Se instruyó a los sujetos para que respondieran con la mayor rapidez y precisión posibles. La tasa de medición apuntada para el 50%. Cada palabra de color (ángulo de visión vertical: 2 °) se presentó durante 200 ms, y la respuesta se permitió dentro de los 1500 ms. El intervalo interestímulo varió aleatoriamente entre 1500 y 2500 ms.

Mediciones electroencefalográficas (EEG) La actividad EEG se registró durante la tarea de Stroop modificada usando un sistema de polígrafo computarizado- Tipo A: un total de 31 canales Poly G-A (LAXTHA, Daejeon, Corea del Sur). Se colocaron electrodos de Ag-AgCl (LAXTHA, Daejeon, Corea del Sur) en las áreas de la corteza frontal (Fz), central (Cz) y parietal (Pz), según el sistema International 10-20. Ubicaciones de la línea media referenciadas para conectar los electrodos del lóbulo de la oreja. Los electrooculogramas horizontales y verticales (EOG) se controlaron mediante electrodos colocados por encima y por debajo del ojo izquierdo y en el canto externo de ambos ojos, respectivamente. La impedancia de todos los electrodos se mantuvo por debajo de 10 kΩ. El filtro de paso de banda del amplificador era de 0,1 a 100 Hz, la frecuencia de muestreo era de 1000 Hz y el filtro de muesca era de 60 Hz.

El componente N200 se definió como el pico positivo más grande que ocurre entre 200 y 350 ms después del estímulo, y el componente P300 se definió como el pico positivo más grande que ocurre entre 300 y 600 ms después del estímulo. Las amplitudes N200 y P300 se midieron como la diferencia entre la línea de base media previa al estímulo y la amplitud máxima máxima. Para el filtrado se utilizó el filtro IIR de paso alto incorporado de Telescan. Las formas de onda se suavizaron digitalmente con un filtro de paso bajo utilizando un corte de media potencia de 10 Hz antes del análisis.

Análisis estadístico Debido al pequeño tamaño de la muestra, utilizamos estadísticas no paramétricas para el análisis de datos. Utilizamos la prueba de rango con signo de Wilcoxon para examinar los cambios de cada variable dependiente después de la intervención dentro de cada grupo. Se utilizó la prueba U de Mann-Whitney para hacer comparaciones de los valores delta entre los grupos de entrenamiento (Δ-EXG vs Δ-TEG). El tamaño del efecto de eta-cuadrado parcial (η2) se informó para efectos significativos, donde el nivel alfa para todas las pruebas se estableció en 0,05. Los datos se expresaron como media ± desviación estándar de la media. Todas las pruebas estadísticas se procesaron con el software SPSS versión 24.