多发性硬化症中的运动、学习和记忆

拟议的研究涉及一项单盲、I 期随机对照试验 (RCT)，研究受监督的跑步机步行运动训练对学习和记忆、海马结构/功能以及完全走动（即 EDSS ≤ 4.0）的心肺健康结果的影响) 患有多发性硬化症 (MS) 的人在学习新信息方面存在障碍。 本研究将比较 3 个月的监督、渐进（强度和持续时间）慢性跑步机步行锻炼（根据试点工作 [Sandroff 等人，2015；2016a；2016b] 和美国运动医学学院 (ACSM) 设计）的效果指南）与学习和记忆、海马体积和静息状态功能连接以及心肺健康的主动控制条件（即拉伸和调理活动）的指南。 学习和记忆代表主要结果，而海马体积和静息状态功能连接和心肺健康代表次要结果。 此类调查将为跑步机步行运动训练对 MS 的这些结果的影响提供第一个 I 类证据。

在基线期间，参与者将首先完成一系列神经心理学测试，然后在电机驱动的跑步机上进行增量运动测试以测量心肺健康，然后进行 MRI 扫描。 这些结果将由对条件视而不见的评估员来衡量。 参与者将进行多项针对学习和记忆各个方面的神经心理学测试。 这些测试包括加利福尼亚语言学习测试 2 [Delis et al., 2000] 和选择性提醒任务 [Buschke & Fuld, 1974] 作为语言学习和记忆的测量，以及 Brief Visuospatial Memory Test-Revised [Benedict, 1997]和 10/36 空间回忆测试 [Rao et al., 1984] 作为视觉空间学习和记忆的测量。 认知处理速度将使用符号数字模态测试 [Smith, 1982] 进行测量，语言流畅度将使用受控口头单词联想测试 [Benton, 1994] 进行测量，执行控制（即抑制控制）将使用修改侧翼任务 [Eriksen & Eriksen, 1974]。 心肺健康将通过峰值耗氧量 (VO2peak) 进行测量，使用增量运动测试在电机驱动的跑步机和开路肺活量测定系统（ParvoMedics True One 2400，Sandy，UT）上使用改良的方法分析呼出气体巴尔克协议。 该协议通常用于测量老年人的心肺健康 [例如 Colcombe 等人，2004 年] 和慢性中风患者 [例如，Macko 等人，1997 年]，并且进一步符合 ACSM MS 患者运动测试指南 [ACSM，2013 年]。 最后，参与者将接受海马体的结构和静息状态功能连接磁共振图像。 将使用的 MR 仪器是 FDA 批准的西门子 3 T 临床成像仪。 在基线测试之后，参与者将被随机分配到运动训练或使用隐蔽的主动控制条件。 参与者将进一步对条件视而不见（即，不知道跑步机步行运动训练条件代表实验条件，拉伸和调理条件代表主动控制条件）。

运动训练将包括 3 个月的监督、渐进的轻度、中度和高强度跑步机步行锻炼，并将基于 ACSM 运动处方指南 [ACSM，2013]。 我们选择跑步机步行锻炼作为有氧运动方式基于试点工作，这表明与固定自行车相比，跑步机步行可能对认知产生更大的有益影响 [Sandroff et al., 2015]，并且这种好处出现在轻度、中度和高强度跑步机步行锻炼 [Sandroff et al., 2016]。 运动训练本身将在 3 个月内每周进行 3 次，由训练有素的运动领导者带领，最初将包括 15 分钟的轻度至中等强度的跑步机步行运动，最终每月进行 40 分钟的高强度运动3. 拉伸和调理活动将作为最小运动、主动控制条件包括在内。 将使用与跑步机步行锻炼条件相同的频率和持续时间来提供控制条件。 拉伸和调理活动将基于国家多发性硬化症协会提供的手册，并且在为期 3 个月的研究期间，将逐步包括拉伸和调理活动。 将进一步要求参与者在研究期间不要进行额外的锻炼（即，不加入健身房并开始锻炼）。 在 3 个月的研究期后，将由对情况不知情的评估员再次评估认知、心肺健康和 MRI 结果。

数据将使用混合因素方差分析进行分析，时间（前后）作为受试者内因素，条件（运动或控制）作为学习和记忆、海马和心肺健康结果的受试者间因素（请参阅主要研究目标和研究假设部分中的具体目标/假设 1 和 2）。 效应量将表示为偏 eta 平方 (ηp2) 和 Cohen's d [Cohen, 1988]。 Spearman 的 rho 秩相关 (ρ) 将针对那些接受跑步机步行运动训练条件的人的心肺健康、海马结构/功能以及学习和记忆之间的关联进行关联（参见具体目标/假设 3 和 4）次要研究目标和研究假设部分）。 来自 ANOVA 和相关性的相互作用项的效应量将用作后续 II 期 RCT 所需的后续功效分析的效应量。