运动对睡眠和大脑健康的影响

迫切需要开发大脑年龄的生物标志物和经过科学证明的干预措施来改善大脑健康。 此前，开发了一种机器学习算法，即脑年龄指数 (BAI)，以根据来自夜间睡眠脑电图的 510 个特征来预测脑年龄 (BA)。 该算法报告一个人的睡眠大脑活动“看起来”有多大，称为“大脑年龄”(BA)，并将其与实足年龄 (CA) 进行比较。 区别在于 BAI：BAI = BA-CA。 先前的工作表明，患有严重神经或精神疾病或高血压和糖尿病的患者相对于健康对照组表现出平均超额脑龄或“脑龄指数”(BAI) 为 4 年和 3.5 年。 此外，已经表明，高 BAI 是死亡率的独立预测因子。 BAI 每增加一年，死亡风险就会相对增加 3.3%。 其他小组的工作表明，锻炼可能有效促进“成功的大脑老化”。

运动对认知影响的研究包括对 18 项先前研究的荟萃分析，这些研究分析了运动对老年人认知功能的影响。 结果发现，有氧健身训练改善了多个认知领域的表现，包括执行功能、认知控制、空间处理和处理速度，与对照组相比，所有研究和所有领域的平均改善幅度为 0.5 个标准偏差。 执行和控制流程的改进最大。 改善的程度还与健身训练干预的时间长短、训练课程的持续时间和性别有关（女性似乎受益更多）。 运动对大脑结构影响的研究包括一项先前的研究，该研究招募了 35 名老年人（14 名患有轻度认知障碍，16 名健康对照组）参加为期 12 周的中等强度步行计划。 受试者的 VO2max 平均增加了 8.49%。 由于干预，心肺健康 (V̇O2peak) 改善的程度与皮质厚度的广泛变化呈强烈正相关。 综上所述，这些和其他研究表明，有氧运动可能是一种有效的干预措施，可以抵消因衰老和疾病引起的皮质萎缩，并可能为高危老年人提供预防未来认知能力下降的保护。

本研究假设认知能力在 12 周的规律运动后会提高 (1a)，基于脑电图的 BAI 在 12 周的规律运动后会降低 (1b)，并且认知测量的改善可以从 BAI 的变化中预测 (1c)。 此外，据推测，BAI 过多与睡眠质量差、既往合并症高、饮食不良和社交网络小有关 (2)。 接受为期 12 周运动训练计划的久坐受试者预计将在基于 EEG 的大脑年龄和认知功能方面表现出可测量的改善，并且改善程度将与有氧适能的改善程度相关。 本研究将提供初步数据以支持更大、更长时间的纵向研究，旨在 1) 临床验证新颖、低成本且对患者友好的基于 EEG 的大脑健康生物标志物； 2) 评估旨在保持和改善大脑健康并最终延长健康寿命的干预措施的有效性。