Allenamento di resistenza e neuroimaging (RTNI)

L'esercizio fisico è una strategia promettente per rallentare o prevenire la progressione del declino cognitivo e della demenza. Mentre l'allenamento di resistenza (RT) è una forma popolare di esercizio raccomandata per gli anziani per il suo presunto ruolo nella protezione contro la sarcopenia, i suoi effetti sulla salute del cervello sono stati studiati meno bene. Precedenti studi RT che coinvolgono protocolli tradizionali evidenziano benefici robusti e duraturi per la cognizione fluida. Al contrario, si sa poco sugli effetti della RT ad alta intensità con tecniche di periodizzazione avanzate. Tali protocolli possono produrre miglioramenti simili in periodi più brevi, migliorando così l'utilità clinica. Inoltre, i meccanismi del potenziamento cognitivo indotto dalla RT non sono ben compresi. Definire i processi neurali e fisiologici dominanti che sono alla base di questi effetti protettivi è essenziale per spiegare la varianza nelle risposte cognitive e per progettare strategie di trattamento ottimali per la popolazione che invecchia.

L'efficacia degli interventi di RT per la salute cognitiva probabilmente dipende dalla massimizzazione dei guadagni nella forza muscolare. Pertanto, i ricercatori applicheranno principi di forza e condizionamento e tecniche avanzate di neuroimaging a un intervento RT periodico di 12 settimane per determinare i contributi neuroprotettivi. La funzione cerebrovascolare (CV) è una componente importante della salute del cervello e un meccanismo primario di potenziamento cognitivo dopo l'allenamento aerobico. Tuttavia, il potenziale della RT di influenzare questi percorsi non è stato determinato. Questo studio testerà ed estenderà le precedenti prove trasversali che collegano la RT con la funzione CV. Inoltre, è stato dimostrato che gli interventi di RT migliorano la funzione vascolare sistemica e la cognizione in modo indipendente. Pertanto, i ricercatori ipotizzano che la RT migliori la funzione cognitiva attraverso la forza muscolare e gli adattamenti CV. L'obiettivo generale di questa proposta è indagare i cambiamenti nella cognizione e nella funzione CV in 23 anziani sani di età compresa tra 60 e 80 anni, che fungono da controlli, ed esplorare i meccanismi che mediano questi effetti. Per affrontare questo obiettivo, i ricercatori propongono i seguenti obiettivi:

Obiettivo 1: Determinare se 12 settimane di RT periodizzata migliorano la cognizione fluida negli anziani. La batteria cognitiva NIH Toolbox® verrà somministrata per valutare i cambiamenti nella funzione esecutiva, nell'attenzione, nella memoria episodica, nella velocità di elaborazione, nella memoria di lavoro e nel linguaggio. I punteggi compositi saranno calcolati per la funzione cognitiva fluida, cristallizzata e globale.

Ipotesi: un programma di RT periodizzato di 12 settimane progettato specificamente per massimizzare i guadagni di forza migliora la cognizione fluida negli anziani sani.

Obiettivo 2: Valutare gli effetti della RT periodizzata sulla funzione CV negli anziani. Le tecniche MRI di arterial spin labeling (ASL) saranno utilizzate per valutare i cambiamenti nella funzione CV quantificando gli effetti sul flusso sanguigno cerebrale a riposo, sulla compliance vascolare intracranica e sul tempo di transito arterioso. Verranno eseguite analisi di mediazione per determinare gli effetti di mediazione della funzione CV sulla cognizione.

Ipotesi: la RT ad alta intensità può migliorare la funzione CV negli anziani sani.

Obiettivo 3: esplorare le associazioni tra adattamenti cerebrali e potenziali meccanismi di beneficio, tra cui: 1) capacità fisica (ad es. forza muscolare), composizione corporea e mobilità funzionale; 2) presunti marcatori ematici di plasticità cerebrale indotta dall'esercizio; 3) fattori di rischio cardiovascolare; e 4) morfometria cerebrale e attività cerebrale a riposo. Verranno analizzati cambiamenti significativi per la mediazione della funzione cognitiva per identificare i principali percorsi che sono alla base degli effetti protettivi della RT.

Per la praticità di questo studio, i partecipanti fungeranno da propri controlli. Tutti i periodi di controllo avranno luogo prima dell'intervento di RT per garantire che i risultati non siano confusi da effetti detraining o benefici cognitivi a lungo termine della RT. Tutti i partecipanti saranno sottoposti a test al basale, pre-intervento e post-intervento. La NIH Toolbox Cognition Battery fornirà un set standard di strumenti di valutazione completi. Verranno utilizzate tre versioni di prova per ridurre gli effetti della pratica. Durante le scansioni MRI, verranno utilizzate tecniche ASL per valutare la funzione CV e verranno utilizzate sequenze standard per la risonanza magnetica strutturale (ad es. FLAIR pesato in T2 e MP-RAGE pesato in T1), risonanza magnetica della funzione dello stato di riposo (rfMRI) e imaging del tensore di diffusione (DTI). I risultati fisici saranno valutati utilizzando procedure di test standard nella ricerca sulla fisiologia dell'esercizio, tra cui pressione sanguigna, composizione corporea, funzione fisica, forza muscolare e VO2max stimato. Verranno somministrati questionari convalidati per la qualità della vita, l'attività fisica, la qualità del sonno e il supporto interpersonale.

I partecipanti eseguiranno un programma di allenamento di resistenza totale periodico e progressivo enfatizzando lo sviluppo della forza della parte inferiore e superiore del corpo. Tutte le 36 sessioni di allenamento (3 giorni alla settimana per 12 settimane) saranno eseguite presso il CERC, sotto la supervisione di uno specialista dell'esercizio fisico. Il mesociclo I (settimane 1-4) enfatizzerà l'ipertrofia muscolare per sviluppare una base muscolare e metabolica per un allenamento più intenso nelle fasi successive. I periodi di allenamento consisteranno in 4-6 esercizi di resistenza con 2-4 serie per esercizio e 8-10 ripetizioni per serie. I mesocicli II (settimane 5-8) e III (settimane 9-12) enfatizzeranno lo sviluppo della forza. I periodi di allenamento consisteranno in 4-6 esercizi di resistenza con 3-5 serie per esercizio, 4-6 ripetizioni per serie e aumenti lineari di intensità nel tempo. Come in studi RT simili, i carichi di allenamento utilizzati saranno progrediti individualmente in modo sicuro ed efficace al fine di impiegare un sovraccarico/sfida progressivo per il sistema neuromuscolare e suscitare i maggiori adattamenti neuromuscolari indotti dall'allenamento possibili.