Motstandstrening og nevroimaging (RTNI)

Trening er en lovende strategi for å bremse eller forhindre utviklingen av kognitiv svikt og demens. Mens motstandstrening (RT) er en populær treningsform som anbefales for eldre voksne på grunn av sin antatte rolle i beskyttelsen mot sarkopeni, har effekten på hjernens helse blitt mindre godt studert. Tidligere RT-studier som involverer tradisjonelle protokoller fremhever robuste og varige fordeler for flytende kognisjon. I motsetning til dette er lite kjent om effektene av høyintensiv RT med avanserte periodiseringsteknikker. Slike protokoller kan gi lignende forbedringer i kortere varighet, og dermed forbedre den kliniske nytten. I tillegg er mekanismene for RT-indusert kognitiv forbedring ikke godt forstått. Å definere de dominerende nevrale og fysiologiske prosessene som ligger til grunn for disse beskyttende effektene er avgjørende for å forklare variasjonen i kognitive responser og for å utforme optimale behandlingsstrategier for den aldrende befolkningen.

Effektiviteten av RT-intervensjoner for kognitiv helse avhenger sannsynligvis av å maksimere gevinster i muskelstyrke. Derfor vil etterforskerne bruke styrke- og kondisjoneringsprinsipper og avanserte nevroimaging-teknikker til en 12-ukers periodisert RT-intervensjon for å bestemme nevrobeskyttende bidrag. Cerebrovaskulær (CV) funksjon er en viktig komponent i hjernens helse og en primær mekanisme for kognitiv forbedring etter aerob trening. Potensialet for RT til å påvirke disse veiene er imidlertid ikke bestemt. Denne studien vil teste og utvide tidligere tverrsnittsbevis som forbinder RT med CV-funksjon. I tillegg har RT-intervensjoner blitt vist å forbedre systemisk vaskulær funksjon og kognisjon uavhengig. Dermed antar etterforskerne at RT forbedrer kognitiv funksjon gjennom muskelstyrke og CV-tilpasninger. Det overordnede målet med dette forslaget er å undersøke endringer i kognisjon og CV-funksjon hos 23 friske eldre voksne 60-80 år, som fungerer som deres egne kontroller, og utforske mekanismene som medierer disse effektene. For å nå dette målet foreslår etterforskerne følgende mål:

Mål 1: Å finne ut om 12 uker med periodisert RT forbedrer væskekognisjonen hos eldre voksne. NIH Toolbox® Cognition Battery vil bli administrert for å vurdere endringer i eksekutiv funksjon, oppmerksomhet, episodisk minne, prosesseringshastighet, arbeidsminne og språk. Sammensatte poengsum vil bli beregnet for flytende, krystallisert og global kognitiv funksjon.

Hypotese: Et 12-ukers periodisert RT-program designet spesielt for å maksimere styrkeøkning forbedrer væskekognisjonen hos friske eldre voksne.

Mål 2: Å evaluere effekten av periodisert RT på CV-funksjonen hos eldre voksne. Arteriell spinnmerking (ASL) MR-teknikker vil bli brukt for å vurdere endringer i CV-funksjonen ved å kvantifisere effekten på hvilende cerebral blodstrøm, intrakraniell vaskulær etterlevelse og arteriell transittid. Mediationsanalyser vil bli utført for å bestemme de medierende effektene av CV-funksjon på kognisjon.

Hypotese: Høyintensiv RT kan forbedre CV-funksjonen hos friske eldre voksne.

Mål 3: Å utforske assosiasjoner mellom hjernetilpasninger og potensielle fordelsmekanismer, inkludert: 1) fysisk kapasitet (f.eks. muskelstyrke), kroppssammensetning og funksjonell mobilitet; 2) antatte blodmarkører for treningsindusert hjerneplastisitet; 3) kardiovaskulære risikofaktorer; og 4) hjernemorfometri og hjerneaktivitet i hviletilstand. Betydelige endringer vil bli analysert for mediering av kognitiv funksjon for å identifisere hovedveiene som ligger til grunn for de beskyttende effektene av RT.

For det praktiske i denne studien vil deltakerne tjene som sine egne kontroller. Alle kontrollperioder vil finne sted før RT-intervensjonen for å sikre at resultatene ikke forvirres av nedtrengende effekter eller langsiktige kognitive fordeler av RT. Alle deltakere vil gjennomgå testing ved baseline, pre-intervensjon og post-intervensjon. NIH Toolbox Cognition Battery vil gi et standardsett med omfattende vurderingsverktøy. Tre testversjoner vil bli brukt for å redusere praksiseffekter. Under MR-skanning vil ASL-teknikker bli brukt for å vurdere CV-funksjonen og standardsekvenser vil bli brukt for strukturell MR (f.eks. T2-vektet FLAIR og T1-vektet MP-RAGE), hviletilstandsfunksjon MR (rfMRI) og diffusjonstensoravbildning (DTI). Fysiske utfall vil bli vurdert ved bruk av standard testprosedyrer innen treningsfysiologisk forskning, inkludert blodtrykk, kroppssammensetning, fysisk funksjon, muskelstyrke og estimert VO2max. Validerte spørreskjemaer for livskvalitet, fysisk aktivitet, søvnkvalitet og mellommenneskelig støtte vil bli administrert.

Deltakerne vil utføre et periodisert og progressivt motstandstreningsprogram for hele kroppen med vekt på utvikling av styrke i under- og overkroppen. Alle 36 treningsøktene (3 dager per uke i 12 uker) vil bli utført på CERC, overvåket av en treningsspesialist. Mesocycle I (uke 1-4) vil legge vekt på muskelhypertrofi for å utvikle en muskulær og metabolsk base for mer intens trening i senere faser. Treningskampene vil bestå av 4-6 motstandsøvelser med 2-4 sett per øvelse og 8-10 repetisjoner per sett. Mesosyklus II (uke 5-8) og III (uke 9-12) vil vektlegge styrkeutvikling. Treningskampene vil bestå av 4-6 motstandsøvelser med 3-5 sett per øvelse, 4-6 repetisjoner per sett, og lineære økninger i intensitet over tid. Som i lignende RT-studier, vil treningsbelastningene som brukes individuelt utvikles på en sikker og effektiv måte for å bruke en progressiv overbelastning/utfordring til det nevromuskulære systemet og fremkalle størst mulig treningsindusert nevromuskulær tilpasning.