Edzettségi állapot az időskori kognitív funkciókban

A Neuroscience folyóiratban június 1-jén jelent meg a Dallasban működő University of Texas, Center for Vital Longevity (CVL) kutatóinak közleménye, amelyben arra a következtetésre jutottak, hogy a rendszeres, megerőltető testmozgással a fizikai fittséget fenntartó idősebb felnőttek agya jobban hasonlít a fiatalabb felnőttekéhez.

"Az életkor csak a kognitív egészség egyik markere, és az edzettség jelentős módosító tényező lehet" - nyilatkozta Dr. Chandramalika Basak, a CVL-ben működő Lifespan Neuroscience and Cognition Lab vezetője. "A vizsgálatunkban szereplő, jó edzettségi állapotú idősebb felnőttek agyi aktivációs mintázatai nagyon hasonlítanak a fiatal felnőttekéhez egy olyan összetett kognitív feladat során, amely a figyelem fókuszának váltását és a memória gyors frissítését igényli. Ez arra utal, hogy a fizikai fittség jelentősen módosíthatja az agyban az életkorral összefüggő változásokat".

A kutatók funkcionális MRI-vel mérték a vér oxigénszintjétől függő jelek ingadozását, miközben a vizsgálat 52 résztvevője a kognitív kontroll számos fajtáját lefedő feladatokat kellett, hogy végezzen. Basak szerint csak korlátozott kutatások állnak rendelkezésre a fizikai aktivitás és a kardiorespirációs edzettség módosító hatásáról az olyan kognitív funkciókra nézvést, mint amilyeneket a vizsgálatban értéltek.

"Eredményeink arra utalnak, hogy a mérsékelt vagy megerőltető fizikai aktivitást magában foglaló életmód segíthet fenntartani az idősebb felnőttek agyának prefrontális kérgében a fiatalabb felnőttekével megegyező kognitív feldolgozást, míg a kardiorespiratorikus edzettség segíthet a hátsó agyi régiók neurovaszkuláris egészségének fenntartásában. Megerőltető fizikai aktivitás alatt olyan szintű fizikai aktivitást értünk, amely ténylegesen felpörgeti a szívritmust és növeli a tüdőkapacitást".

A tanulmányban nem csak idősebb, 73 éves átlagéletkorú, jó és rosszabb edzettségi állapotú felnőtteket hasonlítottak össze, hanem a vizsgálatba fiatalabb, átlagosan 26 éves résztvevőket is bevontak.

Az idősebb résztvevőket jó vagy kevésbé jó edzettségi kategóriákba sorolták aszerint, hogy saját bevallásuk szerint milyen gyakran végeznek megerőltető fizikai tevékenységeket, például kocogást, úszást, kerékpározást, teniszezést, aerobicot vagy síelést.

Valamennyi résztvevő komplex kognitív kontroll feladatokat végzett, amelyek két különböző színű háttér előtt megjelenített két számsorozat megjegyzésére vonatkoztak. A résztvevőknek el kellett dönteniük, hogy a megjelenített szám azonos vagy különbözik-e attól a számtól, amelyet korábban az adott színnel láttak. A feladatok nehézsége attól függően nőtt, hogy a háttérszínek kiszámíthatóak vagy véletlenszerűek voltak-e, hogy a számokat frissíteni kellett-e a memóriában vagy sem, és hogy a figyelem fókuszát át kellett-e helyezni vagy ugyanarra az információra vonatkozott.

Az fMRI-vizsgálatok azt mutatták, hogy a fiatal felnőttek elsősorban a dorsolaterális prefrontális kérget használták - az agy klasszikus munkamemóriáért felelős, kognitív irányító központját, amely a feladatok nehezebbé válásával egyre inkább aktiválódik.

Általában az agy úgy hívja segítségül az erőforrásait, mint ahogy a tűzoltók reagálnak a többszörös riasztást jelző tűzre: ha a feladat nehezebbé válik, mint amivel egyetlen állomás meg tud birkózni, egy másik állomás személyzete is a segítségükre siet.

"A fiatalabbak agya hatékonyabban működik, nem kell keményen dolgoznia" - mondta Basak. "Csak akkor kell használniuk ezeket az extra erőforrásokat, amikor a feladatok jóval nehezebbé válnak."

Ez jól látható volt az fMRI képeken is: az idősebbek agya még akkor is túlaktiválta a dorsolaterális prefrontális kéregállományt, ha a feladat egyszerű volt.

"Amikor egy feladat rendkívül nehéz, ennek a régiónak az aktivációja jellemzően csökken az idősebb felnőtteknél, míg a fiatalabb felnőtteknél még mutathat növekedést. Ez a CRUNCH-modellként is ismert mintázat egy olyan neurális marker, amely azt jelzi, hogy az idősebb résztvevők már nem képesek modulálni ezt az agyi régiót a feladattal kapcsolatos teljesítményük támogatásához" - fejtette ki Basak.

A tanulmány eredményei azonban meglepetésre azt mutatták, hogy a CRUNCH-modell (Compensation-Related Utilization of Neural Circuits Hypothesis) nem minden idősödő felnőttre érvényes.

"Azt találtuk, hogy a kiváló edzettségi szintű idősebb felnőttek csak a feladat közepes nehézségi szintjénél aktiválták túl a dorsolaterális prefrontális kérget, míg az alacsony fittségű idősebb résztvevők még a feladat legegyszerűbb változatánál is használták ezt a régiót" - mondta Basak. "Ráadásul a magas fittségű idősebb felnőttek egy másik agyi régió, a felső parietális lebeny aktiválásával is kompenzáltak.

"Ilyen védő hatásokat azoknál a résztvevőknél találtunk csak, akik rendszeresen végeztek megerőltető tevékenységet, és magas kardiorespiratorikus edzettségi szintet mutattak, ami kompenzálta az általában az életkor előrehaladtával bekövetkező kognitív funkciók csökkenését. Eredményeink arra utalnak, hogy a CRUNCH-modellt módosítani kell, hogy figyelembe vegye a fizikai fittség védő hatását az öregedő agyra."

A fiatal alanyok és a magas fittségű idősebbek közötti különbségek mind a feladatteljesítményben, mind az agyi aktivitásban sokkal kisebbek voltak, mint a jó és a kevésbé jó edzettségi állapotú idősebb felnőttek közötti eltérések. Úgy tűnik tehát, hogy a fittségnek vannak független hatásai, amelyek ellensúlyozhatják az öregedés bizonyos hatásait.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Study: How cardio fitness and rigorous exercise counteract cognitive decline

Influence of Strenuous Physical Activity and Cardiorespiratory Fitness on Age-Related Differences in Brain Activations During Varieties of Cognitive Control

Irodalmi hivatkozás:

Paulina Skolasinska et al, Influence of Strenuous Physical Activity and Cardiorespiratory Fitness on Age-Related Differences in Brain Activations During Varieties of Cognitive Control, Neuroscience (2023). DOI: 10.1016/j.neuroscience.2023.04.007