高齢者の脳血流と認知機能に対する急性運動強度の影響
調査の概要
詳細な説明
人口の高齢化が進む中、老化中に起こる変化、特に認知機能の低下に寄与する変化をさらに理解することが最も重要です。 認知機能が脳血流と密接に関連していることは証拠によって示されています。 高齢者と若者の間で脳血流(CBF)を比較すると、高齢者の方がCBFのベースラインレベルが低いようです。 CBF の主な決定要因の 1 つは CO2 です。 運動すると CO2 生成量が増加するため、CBF の変化を監視できます。 高齢者は、中程度の強度の運動中に若い人に比べてCBFの変化が減少しているようです。 これは、高齢者にはより大きな運動刺激が必要である可能性があるという考えにつながります(つまり、 HIIT) を使用して、CBF でのこれらの変更を確認します。 しかし、高齢者のCBFに対するHIITの影響はほとんど研究されていません。
目的: 高齢者における中大脳動脈速度 (MCAv) に対する HIIT の急性影響を分析し、MCAv と認知機能の間の正の関連性を検証すること。
実験計画: 65 歳以上の健康な成人 16 名を募集します。 この研究では、各参加者にスクリーニング訪問、対照訪問、中強度の運動試合、および高強度の運動試合の 4 回の訪問を報告することが求められます。 実験訪問の順序は各被験者に対してランダム化され、運動の試合は作業に合わせて行われます。 実験訪問中、MCAv、呼気終末 CO2、MAP、HR が継続的に測定されます。 脈波分析や脈波伝播速度などの血管測定は、運動の前後に行われます。 さらに、内頸動脈を通る血流と認知測定 (N-バック テスト) が、運動前と運動後 15 分、30 分、および 45 分に測定および実施されます。 二元配置反復測定 ANOVA を使用して、時間 (測定前と測定後) x 条件 (対照/中程度/HIIT) の有意差を決定します。
結果: データを収集中です。
示唆:この研究がその結果に成功すれば、高齢者に対する運動の処方方法が変わる可能性がある。 また、運動の刺激が大きいかどうかという疑問にもつながる可能性があります(つまり、 SIT) は、これらの人々にとってさらに有益である可能性があります。
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
-
-
Virginia
-
Charlottesville、Virginia、アメリカ、22903
- University of Virginia; Kinesiology Labs
-
-
参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
説明
包含基準:
- 65歳以上
- 運動による疲労を感じにくい
- 予定された訪問および学習手順に従う意欲と能力
- 自分自身に代わって同意を提供できる
- 2型糖尿病患者も受け入れ可能
除外基準:
- 競技アスリート (レクリエーション活動は問題ありませんが、体系的な運動は週 3 日まで)
- VO2max が男性で 18 ml/kg/min、女性で 15ml/kg/min 未満 (自立した高齢者の最小閾値)
- 研究スタッフが TCD を使用して MCA からシグナルを取得できない
- 軽度認知障害、パーキンソン病、アルツハイマー病、多発性硬化症、または精神疾患の診断(軽度のうつ病または不安症を除く)
- 脳損傷/脳卒中/脳震盪の病歴
- 心血管疾患、肺疾患、または酸素補給への依存
- 最初のスクリーニング来院時に治験医師の診断を受けなかった2型糖尿病患者(HbA1C > 8.5%)
- サイクリングに支障をきたす神経筋または筋骨格の機能不全
- 最近、研究期間中または研究期間中における血管作動薬の用量または量の変更、または血管作動薬の定期的な時間摂取を維持できない
- 現在、エストロゲンまたはテストステロン補充療法に取り組んでいます
- 実験手順の前に、食事(3時間)、カフェイン/アルコールの摂取(12時間)、激しい運動(24時間)を控えることができない
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:基礎科学
- 割り当て:ランダム化
- 介入モデル:クロスオーバー割り当て
- マスキング:独身
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
|---|---|
|
実験的:コントロール
|
この介入プラセボでは、被験者は薄暗い部屋で平らで柔らかい表面に 30 分間横たわります。
継続的なデータ記録への影響を避けるため、この間は電子機器の使用や読書は禁止されます。
他の名前:
|
|
実験的:継続的な中強度の運動による急性発作
|
この実験的介入では、被験者は 200 kcal 相当のエネルギー消費量に達するまで中程度の強度 (乳酸閾値に相当する VO2) で継続的にサイクリングします。
|
|
実験的:高強度インターバルトレーニング (HIIT) の急性発作
|
この実験的発明では、被験者は、200 kcal相当のエネルギー消費量に達するまで、1分間の高強度サイクリング(85% VO2peakに相当するワット)と1分間の低強度サイクリング(35〜40% VO2peakに相当するワット)を交互に行います。
他の名前:
|
この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
|---|---|---|
|
中大脳動脈速度 (MCAv)
時間枠:各実験セッション (つまり 2 ~ 3 時間) にわたって継続的に測定されます。
|
右側頭窓に固定された経頭蓋ドップラープローブを介して中大脳動脈で測定された血流速度。
|
各実験セッション (つまり 2 ~ 3 時間) にわたって継続的に測定されます。
|
二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
|---|---|---|
|
ワーキングメモリ
時間枠:各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
N-back テスト (2-back) で測定。被験者には一連の文字(15文字の基本セットから25文字)が1つずつ提示され、現在表示されている文字が2フレーム前の文字と一致するかどうかを3秒間で示す必要があります。
一致しない場合は応答する必要はありません。それぞれ異なる順序で 3 ラウンドを完了します。
精度スコア (%) = 正しい入力/刺激の数、3 ブロックの平均。
|
各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
|
内頚動脈 (ICA) の直径
時間枠:各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
超音波で測定。直径は脈波のピークとして測定されます
|
各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
|
内頸動脈 (ICA) の脈拍速度
時間枠:各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
超音波で測定。速度は各脈波のピークで評価されます
|
各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
その他の成果指標
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
|---|---|---|
|
心拍数
時間枠:各実験セッション (つまり 2 ~ 3 時間) にわたって継続的に測定されます。
|
3誘導ECGによって測定
|
各実験セッション (つまり 2 ~ 3 時間) にわたって継続的に測定されます。
|
|
終末潮汐 CO2 (ETCO2)
時間枠:各実験セッション (つまり 2 ~ 3 時間) にわたって継続的に測定されます。
|
カプノグラフで測定。接続された鼻カニューレが鼻孔に配置され、呼吸が継続的に評価されます。
|
各実験セッション (つまり 2 ~ 3 時間) にわたって継続的に測定されます。
|
|
平均動脈圧 (MAP)
時間枠:各実験セッション (つまり 2 ~ 3 時間) にわたって継続的に測定されます。
|
指フォトプレチスモグラフィー (非観血的血圧、NIBP) によって測定され、被験者の指に圧力カフが装着され、継続的な膨張と収縮によって継続的に血圧が測定されます。
|
各実験セッション (つまり 2 ~ 3 時間) にわたって継続的に測定されます。
|
|
拡張インデックス (AI)
時間枠:各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
脈波解析により測定。 SphygmoCor デバイスのプローブが頸動脈に当てられ、脈波が分析されます。
|
各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
|
脈波伝播速度 (上腕-大腿部)
時間枠:各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
SphygmoCor によって測定。上腕動脈と大腿動脈の間の距離が校正のために取得され、上腕動脈と大腿動脈のカフが膨張し、SphygmoCor が脈波測定を行います。
|
各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
|
内頚動脈 (ICA) の伸張性
時間枠:各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
超音波で測定。直径は収縮期と拡張期の両方で測定されます
|
各実験セッション中に 4 回の個別の測定が行われ、各セッションは最大約 3 時間続きます。介入前 1 回の測定と介入後 3 回の測定は少なくとも 15 分間隔で実施
|
協力者と研究者
スポンサー
捜査官
- 主任研究者:Jason Allen, PhD、University of Virginia
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Thudium M, Heinze I, Ellerkmann RK, Hilbert T. Cerebral Function and Perfusion during Cardiopulmonary Bypass: A Plea for a Multimodal Monitoring Approach. Heart Surg Forum. 2018 Jan 31;21(1):E028-E035. doi: 10.1532/hsf.1894.
- Shoemaker LN, Wilson LC, Lucas SJE, Machado L, Thomas KN, Cotter JD. Swimming-related effects on cerebrovascular and cognitive function. Physiol Rep. 2019 Oct;7(20):e14247. doi: 10.14814/phy2.14247.
- Burley CV, Francis ST, Whittaker AC, Mullinger KJ, Lucas SJE. Measuring resting cerebral haemodynamics using MRI arterial spin labelling and transcranial Doppler ultrasound: Comparison in younger and older adults. Brain Behav. 2021 Jul;11(7):e02126. doi: 10.1002/brb3.2126. Epub 2021 May 25.
- Klein T, Sanders M, Wollseiffen P, Carnahan H, Abeln V, Askew CD, Claassen JA, Schneider S. Transient cerebral blood flow responses during microgravity. Life Sci Space Res (Amst). 2020 May;25:66-71. doi: 10.1016/j.lssr.2020.03.003. Epub 2020 Mar 19.
- Settakis G, Lengyel A, Molnar C, Bereczki D, Csiba L, Fulesdi B. Transcranial Doppler study of the cerebral hemodynamic changes during breath-holding and hyperventilation tests. J Neuroimaging. 2002 Jul;12(3):252-8.
- Jones-Muhammad M, Warrington JP. Redefining the cerebral autoregulatory range of blood pressures: Not as wide as previously reported. Physiol Rep. 2021 Sep;9(17):e15006. doi: 10.14814/phy2.15006.
- Ogoh S, Tsukamoto H, Hirasawa A, Hasegawa H, Hirose N, Hashimoto T. The effect of changes in cerebral blood flow on cognitive function during exercise. Physiol Rep. 2014 Sep 28;2(9):e12163. doi: 10.14814/phy2.12163. Print 2014 Sep 1.
- Siasos G, Athanasiou D, Terzis G, Stasinaki A, Oikonomou E, Tsitkanou S, Dimitropoulos S, Kolokytha T, Tzirogiannis K, Giannaki A, Tousoulis D. The Acute Impact of Different Types of Aerobic Exercise on Arterial Wave Reflections and Inflammation. Cardiology. 2016;135(2):81-6. doi: 10.1159/000445993. Epub 2016 Jun 10.
- Ward JL, Craig JC, Liu Y, Vidoni ED, Maletsky R, Poole DC, Billinger SA. Effect of healthy aging and sex on middle cerebral artery blood velocity dynamics during moderate-intensity exercise. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2018 Sep 1;315(3):H492-H501. doi: 10.1152/ajpheart.00129.2018. Epub 2018 May 18.
- Labrecque L, Drapeau A, Rahimaly K, Imhoff S, Billaut F, Brassard P. Comparable blood velocity changes in middle and posterior cerebral arteries during and following acute high-intensity exercise in young fit women. Physiol Rep. 2020 May;8(9):e14430. doi: 10.14814/phy2.14430.
- Barnes JN, Taylor JL, Kluck BN, Johnson CP, Joyner MJ. Cerebrovascular reactivity is associated with maximal aerobic capacity in healthy older adults. J Appl Physiol (1985). 2013 May 15;114(10):1383-7. doi: 10.1152/japplphysiol.01258.2012. Epub 2013 Mar 7.
- Billinger SA, Craig JC, Kwapiszeski SJ, Sisante JV, Vidoni ED, Maletsky R, Poole DC. Dynamics of middle cerebral artery blood flow velocity during moderate-intensity exercise. J Appl Physiol (1985). 2017 May 1;122(5):1125-1133. doi: 10.1152/japplphysiol.00995.2016. Epub 2017 Mar 9.
- Coverdale NS, Lalande S, Perrotta A, Shoemaker JK. Heterogeneous patterns of vasoreactivity in the middle cerebral and internal carotid arteries. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2015 May 1;308(9):H1030-8. doi: 10.1152/ajpheart.00761.2014. Epub 2015 Feb 27.
- Gonzalez-Alonso J, Dalsgaard MK, Osada T, Volianitis S, Dawson EA, Yoshiga CC, Secher NH. Brain and central haemodynamics and oxygenation during maximal exercise in humans. J Physiol. 2004 May 15;557(Pt 1):331-42. doi: 10.1113/jphysiol.2004.060574. Epub 2004 Mar 5.
- Hoiland RL, Smith KJ, Carter HH, Lewis NCS, Tymko MM, Wildfong KW, Bain AR, Green DJ, Ainslie PN. Shear-mediated dilation of the internal carotid artery occurs independent of hypercapnia. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2017 Jul 1;313(1):H24-H31. doi: 10.1152/ajpheart.00119.2017. Epub 2017 Apr 7.
- Lefferts WK, DeBlois JP, Barreira TV, Heffernan KS. Neurovascular coupling during cognitive activity in adults with controlled hypertension. J Appl Physiol (1985). 2018 Dec 1;125(6):1906-1916. doi: 10.1152/japplphysiol.00100.2018. Epub 2018 Jul 26.
- Lefferts WK, DeBlois JP, Receno CN, Barreira TV, Brutsaert TD, Carhart RL, Heffernan KS. Effects of acute aerobic exercise on arterial stiffness and cerebrovascular pulsatility in adults with and without hypertension. J Hypertens. 2018 Aug;36(8):1743-1752. doi: 10.1097/HJH.0000000000001752.
- Lucas SJ, Ainslie PN, Murrell CJ, Thomas KN, Franz EA, Cotter JD. Effect of age on exercise-induced alterations in cognitive executive function: relationship to cerebral perfusion. Exp Gerontol. 2012 Aug;47(8):541-51. doi: 10.1016/j.exger.2011.12.002. Epub 2012 Jan 2.
- Moraine JJ, Lamotte M, Berre J, Niset G, Leduc A, Naeije R. Relationship of middle cerebral artery blood flow velocity to intensity during dynamic exercise in normal subjects. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1993;67(1):35-8. doi: 10.1007/BF00377701.
- Olivo G, Nilsson J, Garzon B, Lebedev A, Wahlin A, Tarassova O, Ekblom M, Lovden M. Immediate effects of a single session of physical exercise on cognition and cerebral blood flow: A randomized controlled study of older adults. Neuroimage. 2021 Jan 15;225:117500. doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.117500. Epub 2020 Oct 24.
- Weaver SR, Skinner BD, Furlong R, Lucas RAI, Cable NT, Rendeiro C, McGettrick HM, Lucas SJE. Cerebral Hemodynamic and Neurotrophic Factor Responses Are Dependent on the Type of Exercise. Front Physiol. 2021 Jan 21;11:609935. doi: 10.3389/fphys.2020.609935. eCollection 2020. Erratum In: Front Physiol. 2021 Feb 24;12:659873.
- Fulesdi B, Limburg M, Bereczki D, Kaplar M, Molnar C, Kappelmayer J, Neuwirth G, Csiba L. Cerebrovascular reactivity and reserve capacity in type II diabetes mellitus. J Diabetes Complications. 1999 Jul-Aug;13(4):191-9. doi: 10.1016/s1056-8727(99)00044-6.
- Coetsee C, Terblanche E. The effect of three different exercise training modalities on cognitive and physical function in a healthy older population. Eur Rev Aging Phys Act. 2017 Aug 10;14:13. doi: 10.1186/s11556-017-0183-5. eCollection 2017.
- Ogoh S, Ainslie PN. Cerebral blood flow during exercise: mechanisms of regulation. J Appl Physiol (1985). 2009 Nov;107(5):1370-80. doi: 10.1152/japplphysiol.00573.2009. Epub 2009 Sep 3.
- Alexandrov AV, Sloan MA, Wong LK, Douville C, Razumovsky AY, Koroshetz WJ, Kaps M, Tegeler CH; American Society of Neuroimaging Practice Guidelines Committee. Practice standards for transcranial Doppler ultrasound: part I--test performance. J Neuroimaging. 2007 Jan;17(1):11-8. doi: 10.1111/j.1552-6569.2006.00088.x.
- Fan JL, Nogueira RC, Brassard P, Rickards CA, Page M, Nasr N, Tzeng YC. Integrative physiological assessment of cerebral hemodynamics and metabolism in acute ischemic stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 2022 Mar;42(3):454-470. doi: 10.1177/0271678X211033732. Epub 2021 Jul 26.
- Loe H, Rognmo O, Saltin B, Wisloff U. Aerobic capacity reference data in 3816 healthy men and women 20-90 years. PLoS One. 2013 May 15;8(5):e64319. doi: 10.1371/journal.pone.0064319. Print 2013. Erratum In: PLoS One. 2013;8(11). doi:10.1371/annotation/e3115a8e-ca9d-4d33-87ef-f355f07db28e.
- Shephard RJ. Maximal oxygen intake and independence in old age. Br J Sports Med. 2009 May;43(5):342-6. doi: 10.1136/bjsm.2007.044800. Epub 2008 Apr 10.
- Keating CJ, Parraga Montilla JA, Latorre Roman PA, Moreno Del Castillo R. Comparison of High-Intensity Interval Training to Moderate-Intensity Continuous Training in Older Adults: A Systematic Review. J Aging Phys Act. 2020 Apr 16;28(5):798-807. doi: 10.1123/japa.2019-0111. Print 2020 Oct 1.
- Smith KJ, Ainslie PN. Regulation of cerebral blood flow and metabolism during exercise. Exp Physiol. 2017 Nov 1;102(11):1356-1371. doi: 10.1113/EP086249. Epub 2017 Sep 30.
- Calverley TA, Ogoh S, Marley CJ, Steggall M, Marchi N, Brassard P, Lucas SJE, Cotter JD, Roig M, Ainslie PN, Wisloff U, Bailey DM. HIITing the brain with exercise: mechanisms, consequences and practical recommendations. J Physiol. 2020 Jul;598(13):2513-2530. doi: 10.1113/JP275021. Epub 2020 Jun 1.
- Lie SL, Hisdal J, Hoiseth LO. Cerebral blood flow velocity during simultaneous changes in mean arterial pressure and cardiac output in healthy volunteers. Eur J Appl Physiol. 2021 Aug;121(8):2207-2217. doi: 10.1007/s00421-021-04693-6. Epub 2021 Apr 22.
- Ogoh S. Relationship between cognitive function and regulation of cerebral blood flow. J Physiol Sci. 2017 May;67(3):345-351. doi: 10.1007/s12576-017-0525-0. Epub 2017 Feb 3.
- Belfort MA, Saade GR, Snabes M, Dunn R, Moise KJ Jr, Cruz A, Young R. Hormonal status affects the reactivity of the cerebral vasculature. Am J Obstet Gynecol. 1995 Apr;172(4 Pt 1):1273-8. doi: 10.1016/0002-9378(95)91492-7.
- Jones RD, Hugh Jones T, Channer KS. The influence of testosterone upon vascular reactivity. Eur J Endocrinol. 2004 Jul;151(1):29-37. doi: 10.1530/eje.0.1510029.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。