Trening oporowy i neuroobrazowanie (RTNI)

Ćwiczenia są obiecującą strategią spowalniania lub zapobiegania postępowi pogorszenia funkcji poznawczych i demencji. Podczas gdy trening oporowy (RT) jest popularną formą ćwiczeń zalecaną osobom starszym ze względu na jego przypuszczalną rolę w ochronie przed sarkopenią, jego wpływ na zdrowie mózgu był mniej zbadany. Poprzednie badania RT obejmujące tradycyjne protokoły podkreślają solidne i trwałe korzyści płynnego poznania. Natomiast niewiele wiadomo na temat efektów RT o wysokiej intensywności z zaawansowanymi technikami periodyzacji. Takie protokoły mogą dawać podobne ulepszenia w krótszym czasie, poprawiając w ten sposób użyteczność kliniczną. Ponadto mechanizmy wzmocnienia funkcji poznawczych wywołanych RT nie są dobrze poznane. Zdefiniowanie dominujących procesów nerwowych i fizjologicznych leżących u podstaw tych efektów ochronnych jest niezbędne do wyjaśnienia różnic w reakcjach poznawczych i zaprojektowania optymalnych strategii leczenia starzejącej się populacji.

Skuteczność interwencji RT dla zdrowia poznawczego prawdopodobnie zależy od maksymalizacji przyrostu siły mięśniowej. Dlatego badacze zastosują zasady siły i kondycji oraz zaawansowane techniki neuroobrazowania w 12-tygodniowej okresowej interwencji RT w celu określenia wkładu neuroprotekcyjnego. Funkcja naczyń mózgowych (CV) jest głównym składnikiem zdrowia mózgu i podstawowym mechanizmem poprawy funkcji poznawczych po treningu aerobowym. Nie określono jednak możliwości wpływu RT na te szlaki. To badanie przetestuje i rozszerzy wcześniejsze przekrojowe dowody łączące RT z funkcją CV. Ponadto wykazano, że interwencje RT niezależnie poprawiają funkcję naczyń ogólnoustrojowych i funkcje poznawcze. W związku z tym badacze wysuwają hipotezę, że RT poprawia funkcje poznawcze poprzez siłę mięśni i adaptację CV. Ogólnym celem tej propozycji jest zbadanie zmian funkcji poznawczych i sercowo-naczyniowych u 23 zdrowych osób starszych w wieku 60-80 lat, służących jako ich własna kontrola, oraz zbadanie mechanizmów, które pośredniczą w tych efektach. Aby osiągnąć ten cel, badacze proponują następujące cele:

Cel 1: Ustalenie, czy 12-tygodniowa periodyzowana RT poprawia zdolność poznawczą płynów u osób starszych. Bateria NIH Toolbox® Cognition Battery zostanie zastosowana w celu oceny zmian funkcji wykonawczych, uwagi, pamięci epizodycznej, szybkości przetwarzania, pamięci roboczej i języka. Złożone wyniki zostaną obliczone dla płynnych, skrystalizowanych i globalnych funkcji poznawczych.

Hipoteza: 12-tygodniowy okresowy program RT zaprojektowany specjalnie w celu maksymalizacji przyrostu siły poprawia funkcje poznawcze u zdrowych osób starszych.

Cel 2: Ocena wpływu okresowej RT na czynność układu krążenia u osób starszych. Techniki rezonansu magnetycznego znakowania spinów tętnic (ASL) zostaną wykorzystane do oceny zmian funkcji układu krążenia poprzez ilościowe określenie wpływu na spoczynkowy mózgowy przepływ krwi, podatność naczyń wewnątrzczaszkowych i czas przejścia tętniczego. Przeprowadzone zostaną analizy mediacji w celu określenia pośredniczącego wpływu funkcji CV na funkcje poznawcze.

Hipoteza: RT o wysokiej intensywności może poprawić czynność układu krążenia u zdrowych osób starszych.

Cel 3: Zbadanie powiązań między adaptacjami mózgu a potencjalnymi mechanizmami korzyści, w tym: 1) wydolność fizyczna (np. siła mięśni), skład ciała i mobilność funkcjonalna; 2) domniemane markery krwi plastyczności mózgu wywołanej wysiłkiem fizycznym; 3) czynniki ryzyka sercowo-naczyniowego; oraz 4) morfometrię mózgu i aktywność mózgu w stanie spoczynku. Znaczące zmiany zostaną przeanalizowane pod kątem mediacji funkcji poznawczych, aby zidentyfikować główne szlaki leżące u podstaw ochronnego działania RT.

Ze względu na praktyczność tego badania uczestnicy będą służyć jako własne kontrole. Wszystkie okresy kontrolne będą miały miejsce przed interwencją RT, aby zapewnić, że wyniki nie zostaną zakłócone przez efekty oduczające lub długoterminowe korzyści poznawcze RT. Wszyscy uczestnicy zostaną poddani testom na początku, przed interwencją i po interwencji. NIH Toolbox Cognition Battery zapewni standardowy zestaw wszechstronnych narzędzi oceny. Aby zredukować efekty praktyki, wykorzystane zostaną trzy wersje testowe. Podczas skanów MRI techniki ASL zostaną wykorzystane do oceny funkcji CV, a standardowe sekwencje zostaną wykorzystane do strukturalnego MRI (np. FLAIR zależny od T2 i MP-RAGE zależny od T1), MRI funkcji stanu spoczynku (rfMRI) i obrazowanie tensora dyfuzji (DTI). Wyniki fizyczne zostaną ocenione przy użyciu standardowych procedur testowych w badaniach fizjologii wysiłku, w tym ciśnienia krwi, składu ciała, sprawności fizycznej, siły mięśni i szacowanego VO2max. Zostaną przeprowadzone zatwierdzone kwestionariusze dotyczące jakości życia, aktywności fizycznej, jakości snu i wsparcia interpersonalnego.

Uczestnicy wykonają okresowy i progresywny program treningu oporu całego ciała, kładąc nacisk na rozwój siły dolnej i górnej części ciała. Wszystkie 36 sesji treningowych (3 dni w tygodniu przez 12 tygodni) odbędzie się w CERC pod okiem specjalisty ds. ćwiczeń. Mezocykl I (tygodnie 1-4) będzie kładł nacisk na hipertrofię mięśniową, aby rozwinąć bazę mięśniową i metaboliczną do bardziej intensywnego treningu w późniejszych fazach. Sesje treningowe będą składać się z 4-6 ćwiczeń oporowych z 2-4 seriami na ćwiczenie i 8-10 powtórzeń na serię. Mezocykle II (tygodnie 5-8) i III (tygodnie 9-12) będą kładły nacisk na rozwój siły. Sesje treningowe będą składać się z 4-6 ćwiczeń oporowych z 3-5 seriami na ćwiczenie, 4-6 powtórzeń na serię i liniowym wzrostem intensywności w czasie. Podobnie jak w podobnych badaniach RT, stosowane obciążenia treningowe będą indywidualnie zwiększane w bezpieczny i skuteczny sposób, aby zastosować progresywne przeciążenie/wyzwanie dla układu nerwowo-mięśniowego i wywołać jak największe adaptacje nerwowo-mięśniowe wywołane treningiem.