노인 신경가소성 및 감각운동 네트워크에 미치는 신체 운동의 영향 (EXOPLASTIC)

노화는 중추 신경계의 구조적 및 기능적 변화와 관련이 있으며, 이는 운동 조절, 자세 안정성, 상지 조정 및 적응적 운동 행동에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 기능적 변화는 부분적으로 피질 흥분성의 변화와 일차 운동 피질(M1) 내의 피질 내 억제 및 감각운동 회로의 효율성 감소에 기인합니다. 이러한 변화는 신경가소성의 감소에 기여할 수 있으며, 신경가소성은 내부 또는 외부 자극에 대응하여 뇌가 재구성하는 능력으로 정의됩니다.

신경가소성은 운동 학습과 적응에 중요한 역할을 하므로 노인의 기능적 자율성을 유지하는 데 필수적입니다. 노화와 함께 신경가소성을 향상시키거나 보존할 수 있는 중재 방법을 찾는 것은 중요한 임상적 및 사회적 과제입니다. 유산소 신체 운동은 피질 흥분성을 조절하고 신경가소성을 촉진하는 유망한 비약물적 전략으로 부상했습니다.

이 연구의 주요 목적은 젊은 성인과 비교하여 노인에서 경두개 직류 자극(tDCS)으로 유도된 신경가소성에 대한 단일 회기의 중등도 유산소 운동의 효과를 평가하는 것입니다. 부차적 목적은 M1 내 내재적 피질 내 회로와 감각운동 통합 메커니즘에 대한 운동의 영향을 조사하는 것입니다.

연구 설계 :

이것은 단일 기관 탐색적 연구로, 각 참가자는 최소 일주일 간격으로 세 번의 실험 세션을 완료할 것입니다 :

세션 1 및 세션 2 (무작위 교차 설계):

• 조건 A : 20분의 중등도 유산소 운동 후 tDCS.
• 조건 B : 20분의 앉아서 휴식 후 tDCS. 이 두 조건의 순서는 무작위로 지정됩니다. 각 참가자는 자신의 대조군 역할을 합니다.

세션 3:

• 유산소 운동 단독 효과 평가 (tDCS 없이).

실험 절차 :

서면 동의서를 작성한 후, 참가자는 신체 활동 수준, 손잡이 및 통증 수준을 문서화하는 설문지를 포함한 기초 평가를 받습니다.

참가자는 편안하게 앉고, 표면 근전도(EMG) 전극이 우세한 손의 단무지 외전근(APB) 위에 배치됩니다. 경두개 자기 자극(TMS)은 우세한 손 표현에 해당하는 M1 위에 전달됩니다. 최적 자극 부위(핫스팟) 및 안정 시 운동 역치(RMT)가 결정됩니다.

척수 피질 흥분성은 증가하는 강도로 단일 펄스 TMS를 사용하여 입력-출력(I/O) 모집 곡선을 구성하여 평가됩니다. 운동 유발 전위(MEPs)는 APB 근육에서 기록됩니다. 볼츠만 시그모이드 함수는 I/O 곡선을 모델링하고 기울기, 고원 및 S50을 포함한 매개변수를 추출하는 데 사용됩니다. 주요 결과 측정은 척수 피질 모집 이득을 반영하는 I/O 곡선의 기울기입니다.

신경가소성은 우세한 M1 위에 적용된 20분간의 양극 tDCS(2 mA) 세션 전후의 척수 피질 흥분성을 비교하여 평가됩니다. tDCS 후 I/O 곡선 매개변수의 변화는 사전 신체 운동 유무에 관계없이 유도된 가소성의 지표 역할을 합니다.

피질 내 억제 및 촉진 메커니즘은 짝을 이룬 펄스 TMS 프로토콜을 사용하여 평가됩니다 :

• 단기 간격 피질 내 억제(SICI)
• 피질 내 촉진(ICF)
• 장기 간격 피질 내 억제(LICI)

감각운동 통합은 짝을 이룬 말초 신경 자극(손목의 정중 신경)과 TMS를 결합하여 측정하여 평가됩니다 :

• 단기 잠복 구심성 억제(SAI)
• 장기 잠복 구심성 억제(LAI)
• 구심성 유발 촉진(AIF) 결과 측정은 조건화된 MEP 진폭 대 비조건화된 MEP 진폭의 비율로 표현됩니다.

유산소 운동 중재 :

중등도 유산소 운동은 에르고미터에서 분당 60~70회 회전으로 20분간 사이클링으로 구성됩니다. 운동 강도는 약 50%의 심박수 예비량(중등도 강도)에 해당하도록 개별화되며, 세션 내내 모니터링됩니다.

각 실험 세션의 예상 소요 시간은 다음과 같습니다 :

• 세션 1 (2시간 05분) : 정보 제공, 동의서 및 설문지(10분), 전극 배치(5분), 기초 기록(35분), 20분 유산소 운동 또는 앉아서 휴식(무작위), 20분 tDCS, 및 35분 중재 후 기록.
• 세션 2 (1시간 05분) : 정보 제공, 동의서 또는 설문지 없이 세션 1과 동일한 절차. 참가자는 대안 조건(운동 또는 휴식)을 완료한 후 tDCS 및 중재 후 기록을 수행합니다.
• 세션 3 (1시간 35분) : 준비(5분), 기초 기록(35분), 20분 유산소 운동, 및 35분 운동 후 기록.