Exergaming は、メタボリック シンドローム患者の実行機能を改善します

はじめに 近年、認知機能とメタボリック シンドロームとの関係が広く研究されています。 メタボリック シンドローム (メッツ) は、高血圧、脂質異常症、グルコース恒常性障害、腹部肥満などの複数の危険因子による実行機能の低下と関連していることが示されています。 実行機能には、注意制御、認知抑制、抑制制御、作業記憶、認知柔軟性などの基本的な認知プロセスが含まれます。

認知神経科学では、ストループ タスクを使用して、選択的注意能力とスキル、処理速度能力を測定し、執行機能を示しています。 イベント関連ポジショニング技術 P300 および N200 を使用した脳波 (EEG) 活動は、選択的注意能力およびスキルを測定するために広く使用されており、反応時間 (RT) などの行動パフォーマンスは処理速度能力を測定するために一般的に使用されています。 N200 陰性 (刺激後 200 ~ 350 ms) は事象関連電位 (ERP) であり、通常、運動反応制御の前に誘発される注意能力を示し、刺激の認識と分化の認知プロセスに関連しています。 P300陽性（刺激後300〜600ミリ秒）は別のERPであり、入ってくる情報の分類と作業記憶のコンテキストの更新（たとえば、エンコード、リハーサル、認識、検索）に関与する記憶関連の神経処理を反映しています。

有酸素運動トレーニングが代謝性疾患患者にさまざまな有益な臨床結果をもたらすことはよく知られています。 認知機能、特に実行機能への影響も報告されています。 さらに、最近の研究では、有酸素運動と抵抗運動トレーニングの両方が、健康な高齢者の全体的な電気生理学的効果 (ERP P300 振幅の増加など) と行動指数 (RT の高速化など) を促進することが報告されています。 さらに、有酸素運動は、慢性脳卒中患者の研究において、皮質認知制御 (P300 振幅) における認知プロセスを改善することも報告されています。

近年、認知機能を改善するための新たな運動法としてエクセガミング（「エクササイズ」と「ゲーム」を組み合わせたもの）が注目されています。これは、身体の動きを必要とするビデオゲームを利用しながら、同時に認知的に挑戦的な環境をユーザーに提供するためです。 レジャーやエンターテイメントでの一般的な使用法に加えて、臨床転帰を改善するためのエクサゲームの適用への関心が高まっています。 エクサゲーミングを使用した最近の研究では、認知機能とデュアルタスク機能に有益な効果があり、高齢者の転倒や、体脂肪、血清アディポカイン レベル、脂質プロファイルなどの心血管疾患のリスクが減少することが示されました。 エクサゲーミングは、高齢者や子供の実行機能と認知処理速度も向上させました。 この増え続ける証拠は、エクセガミングが認知機能と身体機能を改善する利点があることを示唆しています.

これまでの多くの研究で、エクサゲーム後の認知機能の改善が報告されていますが、この効果が運動の効果によるものなのか、ビデオ ゲームの効果によるものなのかは明らかではありません。 さらに、これらの研究はすべて、ERP の代わりに EEG を使用して RT を測定しました。 脳波は脳のさまざまな皮質領域の電気的活動を測定できることを考えると、実行機能を評価するために脳波を使用して ERP を調査する必要があります。 したがって、通常の運動と比較してエクサゲーミングの利点を調べ、MetS 患者のストループ課題中に 3 つの皮質領域で RT と N200 および P300 を測定することにより実行機能を調査しました。

方法 参加者 50 歳から 80 歳までの合計 22 人の MetS の男性および女性患者がこの研究に参加しました。 MetS は、南アジア人向けに修正された NCEP Adult Treatment Panel III (NCEP-ATP III) の定義に従って定義されました。 手短に言えば、次の基準の 3 つ以上を持つ個人を MetS と定義しました: 中心性肥満 (男性の場合は胴囲 ≥ 90 cm、女性の場合は 85 cm 以上)、空腹時血糖値 ≥ 100 mg/dL、または真性糖尿病の現在の治療、収縮期-血圧≧130mmHgまたは拡張期血圧≧85mmHgまたは現在の高血圧治療、血清トリグリセリド≧150mg/dL、低HDLコレステロール（男性<40mg/dL、女性<50mg/dL）。 被験者は、実験の 24 時間前から運動を控えるように求められました。 また、通常の食事をとり、実験の 4 時間前に食事を終え、実験の 1 日前にアルコールを避け、実験の 4 時間前からカフェインを避けるように指示されました。 すべての被験者は、コシン大学医学部の治験審査委員会によって承認された書面によるインフォームド コンセントを完了する必要がありました。

サンプル サイズは、サンプル サイズ計算ソフトウェア (G*Power version 3.1.9.2 for Windows; http://www.gpower.hhu.de) を使用して、効果サイズ 0.484、統計検出力 0.8、統計的有意水準 0.05 で計算されました。 この効果の大きさは、以前の研究から計算されました。 その結果、各グループのサンプル サイズは 8 になり、各グループに 11 人の患者を募集することにしました。潜在的な脱落率は 30% です。

運動トレーニングの介入 運動トレーニングは、コーシン大学ゴスペル病院 U ヘルスケア センターで実施されました。 各参加者は、運動トレーニング中に異常な症状を経験した場合はすぐに監督者に知らせ、必要に応じて医師に相談するように指示されました. 被験者は、運動セッションの 80% 以上を実行しなかった場合、除外されました。

すべての被験者は無作為に 2 つのグループに分けられました: エクサゲーミング グループとトレッドミル エクササイズ グループです。 被験者は 2 週間順応し、その後 12 週間の運動トレーニングを実施しました。1 日 60 分、予約心拍数 (HRR) の 60 ～ 80%、週 3 日です。 各エクササイズセッションは、10 分間のウォームアップ、40 分間のメインエクササイズ、10 分間のウォームダウンで構成されていました。

エクサゲーミング グループ (EXG) は、ランニング/ジャンピング マット [730(W) × 730(D) × 130(H)] とタブレット PC で構成される Exerheart® デバイス (D&J Humancare、釜山、韓国) を使用して運動を行いました。スタンド (70 ～ 155 cm の任意の高さに調整できます) (補足図 1A)。 Exerheart® は、"Alchemist's Treasure" (D&J Humancare、釜山、韓国) と呼ばれるビデオ ゲームと共にその場で実行するために開発されたエクサゲームです。 このゲームをプレイするには、被験者はマット上のスポットで走ったりジャンプしたりして、タブレット PC の画面上の仮想アバターを音楽に合わせて前後左右に移動する必要があります (オンラインの補足ビデオ 1)。 . 対象者は、マットの上を走ったりジャンプしたりすることで、アバターの移動速度を制御できます。 トレッドミル運動グループ (TEG) は、市販のトレッドミル (MOTUS、京畿道、韓国) を使用して運動を行いました。 各被験者は、快適な速度でトレッドミルを歩いたり走ったりしました。

EXG と TEG の両方について、運動中のすべての被験者の心拍数 (HR) を HR モニター (polar RS400sd、マディソン ハイト、ミシガン州、米国) を使用して監視し、値が目標 HR 範囲内にあることを確認しました。 Karvonen の式 (1957 年) を使用して、予備の HR (HRR、推定最大 HR-安静時 HR) と運動中の目標 HR [(HRR × トレーニング強度の所定のパーセンテージ) + 安静時 HR)] を計算しました。

ストループテスト 実行機能の評価のために、コンピューターベースのバージョンのストループ課題が Telescan ソフトウェア (LAXTHA、大田、韓国) で管理されました。 タスク中、被験者は一致する試験で同じ色で表示される色の単語を提示されました（例： 「青」は青で印刷されます)、不一致の試験では別の色で表示されます (例: 「青」は緑で印刷）。 同様の視覚コンテンツを提供するために、青、緑、および黄色が刺激として選択されました。

被験者は、運動前と運動後のトレーニングの 2 回、ストループ タスクを実行しました。 被験者は画面から 1 メートル離れて座り、色の単語が画面に表示されたら、一致テストでは左のキーボードを、不一致テストでは右のキーボードをクリックしました。 被験者は、できるだけ迅速かつ正確に応答するように指示されました。 50%を目標とした測定率。 各色の単語 (垂直方向の視野角: 2 °) を 200 ms 提示し、1500 ms 以内に応答を許可しました。 刺激間の間隔は、1500 から 2500 ミリ秒の間でランダムに変化しました。

脳波 (EEG) 測定 EEG 活動は、コンピューター化されたポリグラフ システムを使用して修正ストループ タスク中に記録されました。 Ag-AgCl 電極 (LAXTHA、大田、韓国) は、国際 10-20 システムに従って、前頭 (Fz)、中央 (Cz)、および頭頂 (Pz) 皮質領域に配置されました。 耳たぶ電極をリンクするために参照される正中線の位置。 水平および垂直の眼電図 (EOG) は、それぞれ左目の上下および両眼の外眼角に配置された電極によって監視されました。 すべての電極のインピーダンスは 10 kΩ 未満に維持されました。 アンプのバンドパス フィルターは 0.1 ～ 100 Hz、サンプリング レートは 1000 Hz、ノッチ フィルターは 60 Hz でした。

N200 コンポーネントは、刺激後 200 ～ 350 ms の間に発生する最大の正のピークとして定義され、P300 コンポーネントは、刺激後 300 ～ 600 ms の間に発生する最大の正のピークとして定義されました。 N200 および P300 振幅は、刺激前の平均ベースラインと最大ピーク振幅の差として測定されました。 Telescan の組み込みのハイパス IIR フィルターがフィルター処理に使用されました。 波形は、解析前に 10 Hz のハーフ パワー カットオフを使用するローパス フィルターでデジタル的に平滑化されました。

統計分析 サンプル サイズが小さいため、データ分析にはノンパラメトリック統計を使用しました。 ウィルコクソンの符号順位検定を使用して、各グループ内の介入後の各従属変数の変化を調べました。 Mann-Whitney U 検定を使用して、トレーニング グループ間のデルタ値を比較しました (Δ-EXG 対 Δ-TEG)。 部分イータ 2 乗 (η2) の効果サイズは、すべてのテストのアルファ レベルが 0.05 に設定された有意な効果について報告されました。 データは、平均±平均の標準偏差として表されました。 すべての統計テストは、ソフトウェア SPSS 24 バージョンを使用して処理されました。