Inverkan av fysisk träning på neuroplasticitet och sensomotoriska nätverk hos äldre vuxna (EXOPLASTIC)
Fysisk tränings inverkan på neuroplasticitet och sensomotoriska nätverk hos äldre vuxna
Syftet med denna studie är att undersöka inverkan av en enda session av måttlig aerob träning på neuroplasticitet i motorcortex hos äldre vuxna, både ensamt och i kombination med transkraniell direktströmstimulering (tDCS), och att jämföra dessa effekter med de som observeras hos unga vuxna.
Normal åldrande är förknippat med förändringar i centrala nervsystemet som kan påverka motorisk funktion, sensorimotorisk integration och kortikala hämmande mekanismer. Dessa förändringar kan minska hjärnans kapacitet för neuroplasticitet, vilket är avgörande för motoriskt lärande och funktionell anpassning. Fysisk träning har föreslagits som en potentiell strategi för att motverka åldersrelaterad minskning av neuroplasticitet.
I denna studie kommer friska unga och äldre vuxna att delta i tre experimentsessioner. Deltagarna kommer att genomföra två experimentella förhållanden i en randomiserad crossover-design: (1) aerob träning följt av transkraniell direktströmstimulering (tDCS), och (2) fysisk inaktivitet följt av tDCS, och en tredje session kommer att utvärdera effekterna av träning ensamt. Måttlig aerob träning kommer att bestå av 20 minuters cykling på en ergometer.
Corticospinal excitabilitet och intracortikal och sensorimotorisk kretsfunktion kommer att bedömas med hjälp av transkraniell magnetstimulering (TMS) före och efter varje intervention. Neuroplasticitet kommer att utvärderas genom att mäta förändringar i motoriska evokerade potentialer registrerade från en handmuskel på den dominanta sidan.
Det primära målet är att fastställa om aerob träning förbättrar tDCS-inducerad plasticitet, och om denna förbättring skiljer sig mellan unga och äldre vuxna. Sekundära mål inkluderar att utvärdera åldersrelaterade skillnader i intracortikala hämmande och underlättande mekanismer samt sensorimotoriska integrationsprocesser.
Genom att förbättra förståelsen för hur träning interagerar med hjärnstimulering för att modulera motorcortexplasticitet, kan denna studie bidra till att informera strategier som syftar till att bevara motorisk funktion och funktionell oberoende hos åldrande populationer.
Studieöversikt
Status
Betingelser
Detaljerad beskrivning
Åldrande är förknippat med strukturella och funktionella förändringar i det centrala nervsystemet som kan påverka motorisk kontroll, postural stabilitet, övre extremiteters koordination och adaptivt motoriskt beteende negativt. Dessa funktionella förändringar tillskrivs delvis förändringar i kortikal excitabilitet och minskad effektivitet av intracortikala inhibitoriska och sensomotoriska kretsar inom den primära motoriska kortexen (M1). Sådana modifieringar kan bidra till en nedgång i neuroplasticitet, definierad som hjärnans förmåga att omorganisera sig som svar på interna eller externa stimuli.
Neuroplasticitet spelar en kritisk roll i motorisk inlärning och anpassning och är därför avgörande för att upprätthålla funktionell autonomi hos äldre vuxna. Att identifiera interventioner som kan förbättra eller bevara neuroplasticitet med åldrandet utgör en viktig klinisk och samhällelig utmaning. Aerob fysisk träning har framträtt som en lovande icke-farmakologisk strategi för att modulera kortikal excitabilitet och främja neuroplasticitet.
Det primära målet med denna studie är att bedöma effekten av en enda session av måttlig aerob träning på neuroplasticitet inducerad av transkraniell likströmstimulering (tDCS) hos äldre vuxna, jämfört med unga vuxna. Det sekundära målet är att undersöka träningens inverkan på intrinsiska intracortikala kretsar och sensomotoriska integrationsmekanismer inom M1.
Studiedesign :
Detta är en monocentrisk explorativ studie där varje deltagare kommer att genomföra tre experimentella sessioner åtskilda av minst en vecka :
Session 1 och Session 2 (randomiserad korsöverdesign):
- Kondition A : 20 minuter av måttlig aerob träning följt av tDCS.
- Kondition B : 20 minuter av sittande vila följt av tDCS. Ordningen för dessa två konditioner kommer att randomiseras. Varje deltagare fungerar som sin egen kontroll.
Session 3:
- Bedömning av effekterna av aerob träning ensam (utan tDCS).
Experimentella procedurer :
Efter att ha lämnat skriftligt informerat samtycke genomgår deltagarna baslinjeutvärderingar inklusive frågeformulär som dokumenterar fysisk aktivitetsnivå, händerdominans och smärtnivå.
Deltagarna sitter bekvämt, och ytelektromyografi (EMG)-elektroder placeras över abductor pollicis brevis (APB)-muskeln på den dominanta handen. Transkraniell magnetstimulering (TMS) levereras över M1 som motsvarar den dominanta handens representation. Den optimala stimulationsplatsen (hotspot) och vilomotortröskeln (RMT) bestäms.
Kortikospinal excitabilitet bedöms med enkelpuls-TMS vid ökande intensiteter för att konstruera input-output (I/O)-rekryteringskurvor. Motoriska evokerade potentialer (MEP) registreras från APB-muskeln. En Boltzmann sigmoidalfunktion används för att modellera I/O-kurvor och extrahera parametrar inklusive lutning, platå och S50. Den primära utfallsmåttet är lutningen på I/O-kurvan, vilket återspeglar kortikospinal rekryteringsvinst.
Neuroplasticitet utvärderas genom att jämföra kortikospinal excitabilitet före och efter en 20-minuters session av anodal tDCS applicerad över den dominanta M1 (2 mA). Förändringar i I/O-kurvans parametrar efter tDCS, med eller utan föregående fysisk träning, fungerar som indikatorer för inducerad plasticitet.
Intracortikala inhibitoriska och facilitatoriska mekanismer bedöms med hjälp av parade-puls-TMS-protokoll :
- Kortintervall intracortikal inhibering (SICI)
- Intracortikal facilitet (ICF)
- Långintervall intracortikal inhibering (LICI)
Sensomotorisk integration utvärderas med hjälp av parade perifera nervstimulering (medianusnerven vid handleden) kombinerad med TMS för att mäta :
- Kortlatens afferent inhibering (SAI)
- Långlatens afferent inhibering (LAI)
- Afferent-inducerad facilitet (AIF) Utfallsmått uttrycks som förhållanden mellan konditionerade och okonditionerade MEP-amplituder.
Aerob träningsintervention :
Måttlig aerob träning består av 20 minuters cykling på en ergometer vid 60 till 70 varv per minut. Träningsintensiteten individualiseras för att motsvara ungefär 50 % av hjärtfrekvensreserven (måttlig intensitet), övervakad under hela sessionen.
Den beräknade varaktigheten för varje experimentell session är följande :
- Session 1 (2h05) : Information, samtycke och frågeformulär (10 minuter), elektrodplacering (5 minuter), baslinjeinspelningar (35 minuter), 20 minuter av aerob träning eller sittande vila (randomiserad), 20 minuter av tDCS och 35 minuter av postinterventionsinspelningar.
- Session 2 (1h05) : Samma procedur som Session 1 utan information, samtycke eller frågeformulär. Deltagarna genomför den alternativa konditionen (träning eller vila), följt av tDCS och postinterventionsinspelningar.
- Session 3 (1h35) : Förberedelse (5 minuter), baslinjeinspelningar (35 minuter), 20 minuter av aerob träning och 35 minuter av post-träningsinspelningar.
Studietyp
Inskrivning (Beräknad)
Fas
- Inte tillämpbar
Kontakter och platser
Studiekontakt
- Namn: Hervé Devanne, Pr
- Telefonnummer: +33 6 76 32 12 84
- E-post: herve.devanne@univ-littoral.fr
Studera Kontakt Backup
- Namn: Laurence Jones, MSc
- Telefonnummer: +33 6 11 77 53 23
- E-post: laurence.jones@etu.univ-littoral.fr
Studieorter
-
-
Nord
-
Loos, Nord, Frankrike, 59120
- Rekrytering
- Eurasport
-
Kontakt:
- Serge Berthoin, PhD
- Telefonnummer: +33 3 74 00 82 02
- E-post: serge.berthoin@univ-lille.fr
-
-
Deltagandekriterier
Urvalskriterier
Åldrar som är berättigade till studier
- Vuxen
- Äldre vuxen
Tar emot friska volontärer
Beskrivning
Inklusionskriterier:
- Män eller kvinnor i åldern 20 till 35 för den yngre gruppen och 65 till 80 för den äldre gruppen.
- Friska högerhänta eller vänsterhänta försökspersoner.
- Försökspersoner som har undertecknat ett informerat samtyckesformulär.
- Förmåga att förstå talad och skriven franska för att kunna följa studieprocedurerna.
- Försökspersoner som är anslutna till eller förmånstagare av ett socialförsäkringssystem.
Exklusionskriterier:
- Historik av psykiatriska störningar: personer med utvecklingsstörning eller svåra kognitiva, beteendemässiga eller emotionella funktionsnedsättningar som förhindrar dem från att förstå protokollet och underteckna det informerade samtyckesformuläret.
- Neurologisk historik (epilepsi, stroke, hjärn- eller ryggmärgsoperation, och historik av neurologiska sjukdomar som påverkar motorik och känsel, såsom multipel skleros, neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons eller Alzheimers).
- Oförmåga att ge informerat samtycke (t.ex. demens, betydande hörselnedsättning, otillräcklig språkkunskap).
- Kontraindikationer mot TMS och tDCS: okontrollerad epilepsi, intracraniellt metalliskt främmande föremål, hörapparat eller cochleaimplantat, implanterad stimulator eller pump, lädermunsskada på hårbotten, högt intrakraniellt tryck, cerebrospinalvätskeshunt).
- Närvaro av hjärtstimulator eller annan implanterad elektronisk medicinsk anordning.
- Användning av psykofarmaka.
- Personer under förmyndarskap eller godmanskap.
- Gravida och ammande kvinnor.
- Oförmåga eller erkänd kontraindikation för fysisk aktivitet.
Studieplan
Hur är studien utformad?
Designdetaljer
- Primärt syfte: Grundläggande vetenskap
- Tilldelning: Randomiserad
- Interventionsmodell: Crossover tilldelning
- Maskning: Ingen (Open Label)
Vapen och interventioner
Deltagargrupp / Arm |
Intervention / Behandling |
|---|---|
|
Experimentell: Fysisk Aktivitet + tDCS
Deltagarna genomgår baslinjeutvärderingar av kortikospinal excitabilitet samt intracortikala och sensorimotoriska kretsar med hjälp av transkraniell magnetstimulering (TMS). De utför sedan 20 minuter av måttligt intensiv aerob träning på en cykelergometer vid 50 % av hjärtfrekvensreserven, med en kadens på 60 till 70 varv per minut (rpm). Omedelbart efter träningen får deltagarna 20 minuter av anodal transkraniell likströmsstimulering (tDCS) applicerad över den primära motoriska cortexen (M1). Post-interventions TMS-utvärderingar utförs med samma enkel- och parpuls-paradigmer för att utvärdera förändringar i kortikospinal excitabilitet samt intracortikala och sensorimotoriska kretsar efter den kombinerade aeroba tränings- och anodal tDCS-interventionen. |
Deltagarna utför 20 minuter av måttlig intensitet på en cykelergometer vid 50 % av hjärtfrekvensreserven, med en kadens mellan 60 och 70 varv per minut (rpm).
En- och parpuls-TMS appliceras över den primära motoriska hjärnbarken (M1) för att bedöma kortikospinal excitabilitet och intracorticala inhiberande och facilitatoriska mekanismer samt sensorimotorisk kretsfunktion.
Motoriska evokerade potentialer (MEP) registreras från abductor pollicis brevis-muskeln (APB) i den dominanta handen.
Anodal transkraniell likströmsstimulering (tDCS) appliceras i 20 minuter över den primära motoriska kortexen (M1) med en strömstyrka på 2 mA.
|
|
Experimentell: Fysisk inaktivitet + tDCS
Deltagarna genomgår baslinjeutvärderingar av kortikospinal excitabilitet och intracortikala och sensorimotoriska kretsar med hjälp av transkraniell magnetstimulering (TMS). De sitter sedan stilla i 20 minuter och tittar på en tyst video med naturliga vattenfallsscener utan berättarröst. Detta tillstånd är utformat för att ge en standardiserad och kontrollerad viloperiod som är jämförbar mellan deltagarna. Omedelbart efter får deltagarna 20 minuter med anodal transkraniell likströmsstimulering (tDCS) applicerad över den primära motoriska kortexen (M1). Post-intervention TMS-utvärderingar utförs med samma enkla och parade puls-paradigmer för att utvärdera förändringar i kortikospinal excitabilitet och intracortikala och sensorimotoriska kretsar efter den kombinerade fysiska inaktiviteten och anodal tDCS-interventionen. |
En- och parpuls-TMS appliceras över den primära motoriska hjärnbarken (M1) för att bedöma kortikospinal excitabilitet och intracorticala inhiberande och facilitatoriska mekanismer samt sensorimotorisk kretsfunktion.
Motoriska evokerade potentialer (MEP) registreras från abductor pollicis brevis-muskeln (APB) i den dominanta handen.
Anodal transkraniell likströmsstimulering (tDCS) appliceras i 20 minuter över den primära motoriska kortexen (M1) med en strömstyrka på 2 mA.
Deltagarna förblir sittande i 20 minuter medan de tittar på en tyst video med naturliga vattenfallsscener utan berättarröst.
|
|
Experimentell: Fysisk aktivitet
Deltagarna genomgår baslinjebedömningar av kortikospinal excitabilitet samt intracortikala och sensorimotoriska kretsar med hjälp av transkraniell magnetstimulering (TMS).
De utför sedan 20 minuter av måttlig intensitets aerob träning på en cykelergometer vid 50 % av hjärtfrekvensreserven, med en kadens på 60 till 70 varv per minut (rpm).
Omedelbart efter träningen genomförs postinterventions-TMS-bedömningar med samma enkel- och paradpuls-paradigmer för att utvärdera förändringar i kortikospinal excitabilitet samt intracortikala och sensorimotoriska kretsar efter enbart aerob träning.
|
Deltagarna utför 20 minuter av måttlig intensitet på en cykelergometer vid 50 % av hjärtfrekvensreserven, med en kadens mellan 60 och 70 varv per minut (rpm).
En- och parpuls-TMS appliceras över den primära motoriska hjärnbarken (M1) för att bedöma kortikospinal excitabilitet och intracorticala inhiberande och facilitatoriska mekanismer samt sensorimotorisk kretsfunktion.
Motoriska evokerade potentialer (MEP) registreras från abductor pollicis brevis-muskeln (APB) i den dominanta handen.
|
Vad mäter studien?
Primära resultatmått
Resultatmått |
Åtgärdsbeskrivning |
Tidsram |
|---|---|---|
|
Corticospinal excitabilitet
Tidsram: Utvärderades vid baslinjen och omedelbart efter interventionen under var och en av de tre experimentella sessionerna (aerob träning + tDCS, fysisk inaktivitet + tDCS och aerob träning ensam).
|
Corticospinal excitabilitet kommer att bedömas med hjälp av transkraniell magnetstimulering (TMS) applicerad på den primära motoriska hjärnbarken.
Motoriska evokerade potentialer (MEP) registreras med ytelektromyografi från abductor pollicis brevis (APB)-muskeln i den dominanta handen.
Enstaka pulser med ökad intensitet kommer att levereras för att fastställa en input-output (I/O)-rekryteringskurva.
Stimuleringsintensiteten kommer att ökas i steg om 3 till 5 %, och 10 stimuli kommer att levereras per stimuleringsintensitet.
I/O-kurvor kommer att anpassas med en Boltzmann sigmoidfunktion.
Tre parametrar kommer att härledas: lutning, platå och S50.
Dessa parametrar kommer att jämföras mellan experimentella förhållanden.
Det primära utfallet kommer att vara lutningen på I/O-kurvan, vilket återspeglar rekryteringshastigheten för neuron i den kortikospinala banan, vilket indikerar nivån på corticospinal excitabilitet.
|
Utvärderades vid baslinjen och omedelbart efter interventionen under var och en av de tre experimentella sessionerna (aerob träning + tDCS, fysisk inaktivitet + tDCS och aerob träning ensam).
|
Sekundära resultatmått
Resultatmått |
Åtgärdsbeskrivning |
Tidsram |
|---|---|---|
|
Intrakortikala och sensomotoriska kretsar i M1
Tidsram: Baseline och efter intervention
|
Sensorimotoriska kretsar i den primära motoriska cortexen (M1) kommer att utvärderas med hjälp av parvis puls transkraniell magnetisk stimulering (TMS) applicerad över M1 som kontrollerar den dominanta handen. Kort- och långintervall intracortical hämning och facilitering (SICI, ICF, LICI): En subtröskelbetingad stimulus (80% RMT) kommer att föregå en supratröskelteststimulus (1mV MEP) vid specifika interstimulusintervall för att kvantifiera intracorticala inhiberande och facilitatoriska processer. Utfallsmått uttrycks som förhållandet mellan betingad och obetingad MEP-amplitud. Sensorimotoriska afferenta kretsar (SAI, LAI, AIF): Elektrisk stimulering av medianusnerven vid handleden (SC) kommer att föregå TMS över M1 (ST) vid definierade intervall för att utvärdera afferentmedierad hämning eller facilitering. Utfallsmåtten är förhållandet mellan betingad och obetingad MEP-amplitud. |
Baseline och efter intervention
|
Andra resultatmått
Resultatmått |
Åtgärdsbeskrivning |
Tidsram |
|---|---|---|
|
Globalt frågeformulär om fysisk aktivitet
Tidsram: Baslinje
|
Den Globala Fysiska Aktivitetsformuläret (GPAQ) används för att bedöma nivåer av fysisk aktivitet.
Utformat för vuxna, består detta standardiserade formulär av 16 frågor (P1 till P16) som samlar information om fysiska och idrottsaktiviteter under en typisk vecka.
GPAQ undersöker tre specifika kategorier: aktiviteter som utförs i ett professionellt sammanhang, aktivt resande och fritidsaktiviteter.
Den tar också hänsyn till tid som spenderas sittandes, vilket reflekterar stillasittande beteenden.
För var och en av dessa kategorier registreras frekvens, varaktighet och intensitet av aktiviteterna.
|
Baslinje
|
|
Edinburgh Handedness Inventory
Tidsram: Baslinje
|
Att mäta handpreferens är särskilt viktigt i studier som använder transkraniell magnetstimulering (TMS), eftersom manuell dominans ofta är förknippad med funktionella och strukturella asymmetrier i hjärnan.
Exakt identifiering av den dominanta handen möjliggör bättre riktning mot intressanta kortikala regioner och standardisering av tolkningen av neurofysiologiska resultat.
Detta frågeformulär innehåller en serie vanliga aktiviteter (skriva, kasta, använda sax, etc.) där deltagaren anger vilken hand de använder oftast.
|
Baslinje
|
|
Numerisk smärtskala
Tidsram: Smärtnivån kommer att bedömas före varje session. Om smärta finns kommer deltagaren att omvärdera den i slutet av varje session.
|
Den numeriska bedömningsskalan (NRS) kommer att administreras för att utvärdera förekomsten och intensiteten av smärta i det dagliga livet, särskilt hos äldre deltagare som kan uppleva smärta.
Denna mätning ingår för att dokumentera baslinjestatus för smärta och för att utforska potentiella interaktioner mellan smärta och neurofysiologiska utfall.
Hos deltagare som rapporterar ingen smärta kommer skalan inte att analyseras vidare.
|
Smärtnivån kommer att bedömas före varje session. Om smärta finns kommer deltagaren att omvärdera den i slutet av varje session.
|
Samarbetspartners och utredare
Studieavstämningsdatum
Studera stora datum
Studiestart (Beräknad)
Primärt slutförande (Beräknad)
Avslutad studie (Beräknad)
Studieregistreringsdatum
Först inskickad
Först inskickad som uppfyllde QC-kriterierna
Första postat (Faktisk)
Uppdateringar av studier
Senaste uppdatering publicerad (Faktisk)
Senaste inskickade uppdateringen som uppfyllde QC-kriterierna
Senast verifierad
Mer information
Termer relaterade till denna studie
Ytterligare relevanta MeSH-villkor
- Beteende
- Motorisk aktivitet
- Stillasittande beteende
- Motorisk aktivitet
- Rörelse
- Muskuloskeletala fysiologiska fenomen
- Muskuloskeletala och neurala fysiologiska fenomen
- Terapeutik
- Beteendediscipliner och aktiviteter
- Magnetfältterapi
- Elektrisk stimuleringsterapi
- Krampbehandling
- Psykiatriska somatiska terapier
- Elchock
- Psykologiska tekniker
- Utöva
- Transkraniell magnetisk stimulering
- Transkraniell likströmsstimulering
Andra studie-ID-nummer
- 2025-A01291-48
Plan för individuella deltagardata (IPD)
Planerar du att dela individuella deltagardata (IPD)?
Läkemedels- och apparatinformation, studiedokument
Studerar en amerikansk FDA-reglerad läkemedelsprodukt
Studerar en amerikansk FDA-reglerad produktprodukt
Denna information hämtades direkt från webbplatsen clinicaltrials.gov utan några ändringar. Om du har några önskemål om att ändra, ta bort eller uppdatera dina studieuppgifter, vänligen kontakta register@clinicaltrials.gov. Så snart en ändring har implementerats på clinicaltrials.gov, kommer denna att uppdateras automatiskt även på vår webbplats .