適度に健康な成人における有酸素運動の増加が心理状態と認知機能に及ぼす影響を調査する
Feb 23, 2024
定期的な身体運動は、肥満、糖尿病、心血管疾患のリスクを軽減し、平均余命を延ばし、心理的健康と神経認知機能を促進します。 横断的な研究では、心肺機能レベル (VO2 max) が、気分状態の改善や認知能力の向上など、脳の健康状態の向上と関連していることが示されています。 介入研究はこれらの横断研究と一致していますが、ほとんどは適合度の低い集団に焦点を当てています。 適度に健康な人の身体活動レベルの増加が気分、モチベーション、認知力を大幅に向上させることができるかどうかを問うそのような研究はほとんどありません。 したがって、今回の研究では、適度に健康な人を対象に、有酸素運動を増やすことが心理状態と認知能力に及ぼす影響を調査した。 私たちは、運動計画を維持するために、週に 1 回または 2 回の有酸素運動セッションに従事している、25 ～ 59 歳の適度に健康な健康な成人をランダムに割り当てました。n = 41）または運動計画を増やす（つまり、週に 4 ～ 7 回の有酸素運動;n = 39）の期間は 3 か月間です。 介入の前後の両方で、改変された心肺機能検査を使用して有酸素能力と海馬の機能を評価しました。経由空間ナビゲーションタスクや記憶類似性タスクを含むさまざまな神経心理学的評価、およびポジティブおよびネガティブ感情スケール、ベック不安評価項目、状態特性不安評価項目、知覚ストレス尺度、反芻尺度、摂食障害検査、摂食障害などの自己報告尺度を含む。態度テスト、身体態度テスト、および運動の行動規制に関するアンケート。 私たちの最初の作業仮説と一致して、運動を増やすと、恐怖、悲しみ、罪悪感、敵意などの否定的な感情の尺度が大幅に減少し、ボディイメージが改善されることがわかりました。 さらに、ワークアウトの総回数は、空間ナビゲーション能力と身体イメージの向上、不安、一般的な否定的な感情、恐怖、悲しみ、敵意、反芻、摂食障害の軽減と有意に関連していることがわかりました。 さらに、フィットネスレベルの向上は、ストレスや摂食障害の減少だけでなく、エピソード記憶や運動意欲の向上にも有意に関連していました。 私たちの研究結果は、中年の適度に健康な成人において、すでに継続しているフィットネス計画で運動レベルを上げ続けることが、心理的健康と認知的健康の両方にさらなる利益をもたらすことを初めて示したものの一部である。
カンザスギの利点 - 記憶力の向上
キーワード: 身体活動、心肺機能、空間学習と記憶、エピソード記憶、気分、感情状態、ボディイメージ
導入
定期的な運動習慣を維持することは、体重をコントロールし、筋肉と骨を強化し、柔軟性を高め、糖尿病、肥満、心臓病、関節炎、癌のリスクを減らし、平均寿命を延ばすための重要な健康行動です (Penedo and Dahn, 2005; Wenら、2011)。 さらに、運動は心理的および神経学的健康を助け、感情状態と認知機能を改善するだけでなく、脳萎縮や神経変性障害の発症を遅らせます（Hillman et al., 2008; Hearing et al., 2016）。 重要なことは、成人期に身体的に活動的なままである人は、老化の過程での認知機能低下、軽度認知障害、認知症、またはアルツハイマー病のリスクが低いということである（Yaffe et al., 2001; Abbott et al., 2004; van Gelder et al. ., 2004; Weuve et al., 2004; Taaffe et al., 2008; Hamer and Chida, 2009; Geda et al., 2010; Kirk-Sanchez and McGough, 2014; Hörder et al., 2018）。 この効果は用量反応曲線に従うようであり、最高レベルで運動した個人が最大の神経保護効果を示した(Yaffe et al., 2001; van Gelder et al., 2004; Hamer and Chida, 2009; Erickson et al., 2001)。 、2010）。 しかし、2018年の身体活動ガイドライン諮問委員会報告書は、「集団、認知結果、実験的アプローチ間で矛盾する発見があるため、身体活動と認知の間に用量反応関係が存在するかどうかを判断するには、利用できる証拠が不十分である」と指摘している。これは重要な研究分野であると考えられています (Piercy et al., 2018)。 人文文献では、急性および慢性の両方の運動の最も顕著な効果は、注意力、作業記憶、認知柔軟性、抑制制御などの前頭前野に依存する気分および実行機能に示されている(Chang et al., 2012; Basso とスズキ、2017 年、Loprinzi et al.、2021)。 最近の発見では、高干渉記憶を含む海馬依存性機能の運動誘発性改善の証拠も示されています（Déry et al., 2013; Heisz et al., 2017; Suwabe et al., 2017a; Bernstein and McNally, 2019）。認識記憶 (Whiteman et al., 2014)。
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これらの発見と一致して、げっ歯類の文献における運動の主な効果は、神経新生、シナプト形成、グリア新生などの構造変化、海馬の興奮閾値の低下をもたらす生理学的変化につながる容積増加の増加など、海馬に対する重大な影響を示しています。システム（Pereira et al.、2007; Voss et al.、2013、2019）。 さらに、ヒトの断面神経画像研究では、心肺機能（VO2 max）が海馬のより大きな脳容積（Erickson et al., 2009）と安静状態分析中のデフォルトモードネットワークの機能的接続、特に領域での機能的接続に関連していることが示されています。海馬傍回および中側頭回を含む (Voss et al., 2010)。 行動レベルでは、ヒトを対象とした横断研究により、身体活動と海馬依存性機能の亢進との間に関連性が見出されている（Cox et al., 2016; Gaertner et al., 2018）。 しかし、海馬の後部（空間学習や記憶など）と海馬前部（感情的行動や動機づけ行動など）の両方の機能を含む、海馬の行動に対する長期運動の影響を調べる介入的アプローチはほとんど行われていない。 長期的な運動が脳の健康に及ぼす影響を調査する研究のほとんどは、子供または体力の低い高齢者を対象に実施されています。 健康で適度に健康な成人の心理状態と認知的健康に対する運動の影響を調べた研究はほとんどありません（ただし、Chen et al., 2019; Quinlan et al., 2021を参照）。 さらに、認知機能を調べる縦断的な運動研究の多くは、心肺機能（VO2 max）レベルの向上に常に焦点を当てているわけではありません（Smiley Oyen et al., 2008; Ruscheweyh et al., 2011）。 私たちがこの集団を選択したのは、若年者と中年者は VO2 max を高める強度で運動する身体能力を備えており、脳の健康と可塑性が依然として高いレベルにある個人では運動が脳に有益であり続ける可能性があるという仮説を立てたからです。 つまり、老化と神経変性が始まる前です。 さらに、すでにフィットネス計画を継続しているこの集団は、毎週の身体活動を増やすことに特に動機付けられており、したがって実験的介入に従うだろうという仮説を立てました。 私たちの仮説に対処するために、私たちは対面のサイクリング クラスを提供する確立された運動施設と協力して、すべての参加者が定量化可能で同一の (モードと期間の両方の点で) 有酸素運動体験を確実に行えるようにしました。
現在、週に 1 回または 2 回の有酸素運動セッションに取り組んでいる 25 ～ 59 歳の健康な成人を、運動療法を維持する (つまり、週に 1 回または 2 回の屋内サイクリング セッション) か、運動療法を増やすかのどちらかに無作為に割り当てました (つまり、週に 4 ～ 7 回の屋内サイクリング セッションを 3 か月間継続します。 介入の前後で有酸素能力を評価しました経由修正心肺機能検査、認知機能検査経由一連の神経認知評価 (すなわち、ストループ タスク、エリクセン フランカー タスク、N-バック タスク、空間ナビゲーション タスク、記憶類似性タスク)、および心理状態経由一連の自己申告式アンケート。 これらの心理的プロセスは適応的な健康行動に関連しているため、私たちは感情状態、運動動機、食事態度、身体イメージに焦点を当てました。 私たちは、運動療法を増やした参加者は、運動療法を維持した参加者に比べて心理的および認知的改善が顕著に見られ、これらの変化は心肺機能の向上によって予測されるのではないかと仮説を立てました。 さらに、トレーニング計画と心理的および認知的変化の間には有意な関係があり、3 か月間でより多くのエクササイズセッションに参加した人、またはフィットネスの点で最も多くの成果を上げた人が最大の効果を示すだろうという仮説を立てました。 。
方法
参加者
の合計n = 130 人の参加者は、オンライン広告やチラシ広告を通じてテキサス州オースティンから募集されました。 参加者は全員、英語を第一言語とし、中程度の定期的な運動療法（週に 1 ～ 2 回、20 分以上の運動を行うことと定義）を持った 25 ～ 59 歳の健康な男性と女性でした。過去 3 か月)。 現在喫煙している人、背中、腰、膝に問題がある人、または運動が困難または安全でないその他の既存の健康状態がある人は、参加者から除外されました。 喫煙はさまざまな慢性疾患の独立した危険因子であり、喫煙は心肺機能を損ない、運動を困難または不快にする可能性があるため、喫煙者は除外されました（Johannsen et al.、2014）。 不安、うつ病、双極性障害、統合失調症、てんかんなどの精神疾患または神経疾患の診断を受けている、および/またはその治療薬を服用している参加者も除外されました。 参加前に、すべての参加者はインフォームドコンセントを取得しました。 すべての研究文書とデータ収集方法は、ニューヨーク大学の被験者を含む活動に関する委員会によって承認され、それに準拠しています。 最終分析では、合計 12 回以上のワークアウト (つまり、少なくとも週に 1 回) を完了しなかった参加者は除外されました。 最終分析は合計で行われました。n = 80 人の参加者; ただし、一部の分析では、n データが欠落しているため、= 80。 結果では、これが事実であることがわかります。
カンクサの利点-抗アルツハイマー病
一般的な手順
参加者全員が 3 か月間身体を動かす体験をしました。 参加者は、現在の運動計画を維持するか（対照群）、または運動計画を週 4 ～ 7 クラスに増やすか（実験群）のいずれかにランダムに割り当てられました。 対照参加者は、評価された以前の運動計画に基づいて 1 つまたは 2 つのクラスのいずれかを受講するように割り当てられました。経由自己申告によるスクリーニングアンケート。 スクリーニングアンケートでは、参加者は過去 3 か月間、運動が日常生活の一部であったかどうか、週に何日運動したか、およびこれらの運動の強度のレベルについて尋ねられました。 また、彼らは自分たちのトレーニング習慣について定性的に説明するよう求められました。 この情報と必要に応じたフォローアップの電話に基づいて、研究担当者は参加者が適度に活動的であるかどうかを判断しました。 フィットネスレベルは、後にフィットネステストで数値化されました。 実験参加者には、週に最低 4 回のセッションに参加することが奨励されましたが、運動療法を週に 7 回に増やすこともできました。 すべてのエクササイズ セッションは、テキサス州オースティンの RIDE Indoor Cycling1 で行われました。 すべてのクラスは、所要時間 45 分のサイクリング クラスでした。 参加者には、手首ベースの心拍数モニターである Mio FUSE2 が与えられ、すべてのエクササイズ セッション中に着用しました。 3 か月間を通じて各エクササイズ セッションの心拍数 (HR) が記録され、参加者は MyFitnessPal を使用して各エクササイズ セッションの平均 HR を手動で記録しました。 参加者は、RIDE 以外で行われた他のエクササイズ セッションを自己報告しました。 3- か月の前後に、参加者は修正心肺機能検査のほか、一連の神経心理学的タスクと自己報告指標を完了しました。
体力テスト
介入の開始時と終了時に、最大下サイクルテストを使用して各参加者の有酸素運動能力を評価しました。 参加者は心拍数モニター (Polar) を胸の周りに置き、エアロバイクに乗りました。 研究は遠隔地にあるため、すべてのフィットネス評価は実施されました経由ビデオ会議 (Skype) とコンピュータへのリモート アクセス。 フィットネス評価中、参加者は 50 回転/分 (RPM) のサイクル ケイデンスを維持するように指示されました。 フィットネス評価の最初の 2 分間はウォームアップ期間であり、エアロバイクに追加の負荷をかけませんでした。 ウォームアップ後、抵抗は毎分 6 ワット (0.12 kp または 36 kg/分に相当) ずつ増加し、毎分の終わりに RPE と心拍数が記録されました。 さらに、RacerMate をエアロバイクに取り付けて、速度 [時速マイル (mph) と RPM の両方]、ワット数、消費カロリーを追跡しました。 知覚された運動量も、Borg Rating of Perceived Exertion Scale (RPE) を使用してテストの毎分モニタリングされました。 試験は、110 bpm と年齢予測最大 HR [206 − (0.67 × 年齢)] の 80% の間で少なくとも 3 つの HR が記録されるまで継続されました。 参加者が停止を要求した場合、50 RPM を維持できなかった場合、または年齢から予測された最大心拍数の 80% に達したか、それを超えた場合、テストは終了しました。 体力評価の後、参加者には2-分間のクールダウン時間が与えられました。 次に、各作業負荷に対する心拍数応答を年齢から予測される最大心拍数に外挿することにより、最大有酸素能力を推定しました。
計算
フィットネス テストは、110 BPM と年齢予測最大心拍数の約 80% の間でいくつか (少なくとも 3 つ) のワークロードと HR 反応を測定するように設計されました。これは、米国スポーツ医学会の運動テストと処方に関するガイドラインのセクションにも記載されています。サイクルエルゴメーターを使用した最大心肺機能検査。 心拍数は 1 分あたりの心拍数で測定され、仕事量は kg/分で記録されました。 これらの値の相関関係は、次の方程式を使用して決定されました: P(x − x)(y − y) ÷ q P (x − x) 2 P (y − y) 2。ここで、x の値はワークロード、y の値は HR です。 次に、この値に、点の各セットの標準偏差の商を乗算しました (つまり、( q P (x − x) 2 ÷ (n − 1)) ÷ ( q P (y − y) 2 ÷ (n − 1)) 最適な直線の傾きを計算します。 次に、最適な直線の切片が次のように計算されました。x − (計算された傾き× y）。 したがって、仕事量に対する心拍数の反応を最もよく表す方程式を使用して、年齢予測の最大心拍数を引き出すと予想される仕事量が計算されました。(計算された傾き× 年齢から予測された最大 HR) + 計算された切片]。 この予測される最大作業負荷の代謝コストを推定するために、米国スポーツ医学会の運動テストに関するガイドラインと、脚サイクリング中のエネルギー消費量 (ml/kg/min O2) の処方式が使用されました。静止成分 (3.5) + 水平成分 (3.5) + ((1.8× 計算された最大ワークロード)÷ 体重(kg)。 これは、最大下運動テストを実行するときに使用される標準手順です（注目すべき例は、YMCA 最大下サイクルエルゴメーターテストです; Fitchett、1985; Beekley et al.、2004）。
心理的および認知的評価
3- か月間の介入の前後に、参加者は最後の運動セッションから少なくとも 2 ～ 4 時間、最長 7 日以内に自宅で一連の神経心理学的タスクと自己申告式アンケートを実施しました。 神経心理学的課題が実施された経由ラボの Web サイトは、すべての認知タスクを提示し、参加者のデータを保存するように設計されています。 自己申告式アンケートを実施経由Googleフォーム。 参加者は、評価前および評価中に飲酒やその他の違法薬物の使用を控えるよう求められました。
心理状態を評価するための自己申告式アンケート
参加者は、感情状態、食事態度、身体イメージ、運動動機を評価するために、一連の検証済みで信頼できる自己報告アンケートに回答するよう指示されました。 感情状態 不安を評価するために、ベック不安在庫表 (BAI) および状態特性不安在庫表 (STAI) が使用されました。 BAI は、4- ポイントのリッカート スケールで採点された 21 項目で構成され、項目が合計されて合計スコアが得られ、より高いスコアはより大きな不安を反映します (Beck et al., 1988a)。 STAI は、4- ポイントのリッカート スケールで採点された 40 項目で構成され、項目が合計されて合計スコアが得られ、より高いスコアはより大きな不安を反映します (Spielberger、1983)。 ベックうつ病インベントリ（BDI）は、うつ病の症状を評価するために使用されました（Beck et al.、1988b）。 BDI は、4- ポイントのリッカート スケールでスコア付けされた 21 項目で構成され、項目が合計されて合計スコアが得られ、より高いスコアはより強い抑うつ症状を反映します。 ポジティブおよびネガティブな感情スケジュール (PANAS) は、ポジティブな感情とネガティブな感情の両方を評価するために使用されました (Watson および Clark、1999)。 PANAS は、一般的な肯定的な感情、陽気さ、自信、注意深さ、静けさ、驚きを含む肯定的な感情の 6 つの下位尺度と、一般的な否定的な感情、恐怖、悲しみ、罪悪感、敵意を含む否定的な感情の 7 つの下位尺度を評価する 60 項目で構成されています。 、恥ずかしがり屋、疲労感。 項目は 5- ポイントのリッカート スケールでスコア付けされ、項目が合計されて各サブスケールのスコアが計算されます。 知覚ストレススケール (PSS) はストレスを評価するために使用されました (Cohen et al., 1983)。 PSS は、5- ポイントのリッカート スケールで採点された 10 項目で構成され、項目が合計されて合計スコアが得られ、より高いスコアはより大きなストレスを反映します。 反芻反応スケール (RRS) を使用して反芻を評価しました (Treynor et al., 2003)。 RSS は、4- ポイントのリッカート スケールでスコア付けされた 22 項目で構成され、項目が合計されて合計スコアが計算されます。 摂食態度と身体イメージ 摂食障害検査アンケート (EDE-Q) と摂食態度テスト (EAT) を使用して、摂食行動の乱れを評価しました。 EDE-Q は、拘束、食事への懸念、体型への懸念、体重への懸念を評価する 7- ポイントのリッカート尺度でスコア付けされた 22 項目と、行動の頻度に関する 6 つの自由回答項目を含む 28 項目で構成されています (Berg et al. 、2012）。 拘束、食事への懸念、体型への懸念、および体重への懸念のスコアは全体的なスコアとして平均され、より乱れた摂食を反映するスコアが高くなります。 EAT は、6- ポイントのリッカート スケールで採点された 26 項目で構成され、項目が合計されて合計スコアが得られ、より高いスコアはより乱れた摂食を反映しています (Garner et al., 1982)。 身体姿勢テスト (BAT) は、身体イメージを評価するために使用されました (Probst et al.、1995)。 BAT には、6- ポイント スケールで採点される 20 項目が含まれており、項目が合計されて合計スコアが得られます。スコアが高いほど、より否定的な身体イメージが示されます。
運動のモチベーション
運動の行動規制アンケート（BREQ- 2）は、運動の自己決定を評価するために使用されました（Markland and Tobin、2004）。 BREQ-2 は 19 の項目で構成されており、5- ポイントのリッカート尺度でスコア付けされ、動機、外部規制、導入された規制、特定された規制、および本質的な規制を含む 5 つの下位尺度スコアの平均がとられます。 相対的自律性指数 (RAI) は、個人が運動することを自己決定している度合いを示す指数であり、加重下位尺度スコアの合計として計算されます (Ryan および Connell、1989): RAI =(モチベーション ∗ -3) + (外部規制 * -2) + (導入された規制 ∗ -1) + (特定規制∗2) + (本質的規制∗3)
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認知機能を評価するテスト
ストループ課題 この実行機能の古典的なテストでは、注意力と認知干渉の抑制の両方が評価されました (Stroop、1935)。 参加者には一連の色付きの単語 (つまり、赤、緑、青、黄色) が提示され、それを示すよう求められました。経由ボタンを押すと各単語の色が変わります。 単語の色は、単語自体と一致する (すなわち、一致、試行の 50%) か一致しません (すなわち、一致しません) (たとえば、青インクで印刷された単語「青」は一致する試行の例ですが、「青」という単語は一致します)赤インクで印刷されたものは、矛盾した裁判の一例です）。 ブロックごとに 48 回のトライアルを含む 3 つのブロックが提示されました。 一致する試行と一致しない試行について、平均正解率と反応時間が記録されました。 干渉スコアは次の式を使用して計算されました: I=[(合計正しい一致) - (合計の正しい不一致)] / [(合計の正しい一致) + (合計の正しい不一致)] * 100ヴァルギミグリら。 （2010年）。
エリクセン・フランカーのタスク
この実行機能のテストでは、注意力と反応抑制の両方が評価されました (Eriksen and Eriksen, 1974)。 参加者には、中央の 1 文字とその両側の 3 文字の 7 文字の文字列が提示されました。 参加者は中央の文字に注目し、4 つの文字のうち 1 つを探すように指示されました。 フランカーは、中央の文字と一致する (つまり、合同)、中央の文字と一致しないが 3 つの可能な文字のうちの別の文字である (つまり、不一致)、または完全に異なる文字である (つまり、中立) のいずれかです。 次に、参加者は中央の文字に関連付けられた矢印キーを押すように指示されました。 ブロックごとに 48 回のトライアルを含む 3 つのブロックが提示されました。 一致する試行、不一致な試行、および中立の試行について、平均正解率と反応時間が記録されました。
Nバックタスク
このテストは、参加者の作業記憶をテストするために使用され、各 N フェーズの応答時間を測定しました (Kirchner、1958)。 参加者には、合計 4 つのフェーズにわたって一連の手紙が提示されました。 このテストの目的は、現在の文字が、一連の 0、1、2、または 3 ステップ前のターゲット文字と一致するかどうかを正確に識別することでした。 参加者は、文字が一致する場合は「J」を、文字が一致しない場合は「F」を押す必要がありました。 メモとして下部にキーが提供されました。 0-バック フェーズでは、文字の大文字小文字に関係なく、タスク全体で一致する文字は 1 つだけでした。 1-バックフェーズでは、参加者は現在の手紙の直後に提示された最後の手紙を思い出す必要がありました。 2-バックフェーズでは、参加者は現在の手紙の 2 歩前の手紙を思い出す必要がありました。 最後に、3-バックフェーズでは、参加者は現在の手紙の 3 ステップ前に来た手紙を思い出す必要がありました。 各ブロックは 30 + n 回のトライアルで構成され、各ブロックには 8 つのターゲットと 3 つのルアーが含まれています。 平均正解率と反応時間は、0-、1-、2-、および 3- のバック条件で取得されました。
空間ナビゲーション試験
海馬に依存した機能のこのテストでは、空間ナビゲーションとエピソード記憶能力を評価します。 このタスクに使用された空間マップとタスク手順は、Miller et al. から適応されました。 （2013年）。 このタスクでは、参加者は矢印の付いた緑の小道をたどって仮想都市内を移動し、特定のランドマークを見つけました (図1A）。 参加者は、マウスを使用して前方 (上矢印) または後方 (下矢印) に移動したり、右または左に回転したりして、仮想都市内を移動しました。 参加者は、マウスを使用して街を見渡すこともできました (例: 空の上や地面まで)。 これらのコントロールは、リマインダーとして画面上で参加者に提示されました。 参加者は 5 つの異なるランドマークを訪れ、その場所を記憶する必要がありました。 参加者はランドマークを見つけたら、緑色のひし形に直接歩くことが求められました (図1B）。 タスクのこのガイド付き部分の後、参加者は再びガイド付きの矢印なしでタスクを完了しました。 参加者は、最初にランドマークを訪れたのと同じ順序でランドマークに戻り、各場所にアイテムを届けるように求められました (図1C）。 地図全体の航空写真は次のとおりです。図1D。 各位置を見つけるのにかかる時間は、タスクの各部分 (つまり、エンコードおよび記憶フェーズ) ごとに取得されました。 タスクの合計時間 (終了時間 - 開始時間) と、タスクのエンコードおよび記憶フェーズの平均シーク期間が計算されました。 エピソード記憶を評価するために、参加者は、順番に訪れたすべてのランドマークと、各ランドマークに届けたアイテムを自由に思い出すように求められました（ボックスに単語を入力することによって）。 場所スコアは、正確に思い出されたランドマークの数として計算されました。 順序スコアは、シーケンス内の正しい位置で呼び出されたランドマークの数として計算されました。 項目スコアは、正しく想起された項目の数として計算されました。 関連スコアは、正しいランドマークとアイテムの組み合わせの数として計算されました。 エピソード記憶スコアは、場所、順序、アイテム、および関連付けのスコアの合計として計算されました。
ニーモニック類似性テスト
海馬および海馬外に依存した機能のこのテストは、記憶の 2 つの側面である認識記憶と誘惑の識別を評価します (Stark et al., 2013)。 まず、参加者に一連の画像が提示され、これらのアイテムが屋内 (「I」ボタンを押す) に属するか屋外 (ボタン「O」を押す) に属するかを判断するように求められました。 タスクのこの部分では、参加者が画面に表示される刺激に注意を払うようにしました。 タスクの 2 番目のサプライズ部分では、参加者に追加の 96 枚の画像が表示され、画像が古い (「F」ボタンを押す)、似ている (スペースバー)、または新しい (「J」ボタンを押す) かを識別するよう求められました。 ''); 各カテゴリは当時 1 3 で紹介されました。 古い画像は最初のセットで提示されたもの、類似の画像は最初のセットで提示されたものと類似した画像、新しい画像は最初のセットで提示されなかったものです。 適切なボタンを押すことを思い出させるために、画面の下部にキーが提供されました。 すべてのトライアルに対する参加者の応答時間も記録されました。 認識記憶パフォーマンスは、古い画像に対する「古い」応答から新しい画像に対する「古い」応答を引いたものとして計算されました。 ニーモニック類似性パフォーマンス (つまり、ルアー識別指数) は、類似した画像に対する「類似」応答から新しい画像に対する「類似」応答を引いたものとして計算されました。
統計分析
グループ間の反復測定分散分析 (ANOVA) を使用して、経時的な差異 (以前と以前の差異) を評価しました。ポストテスト) およびグループ間 (対照 vs. 増加)。 ピアソンの積率相関を使用して、クラスの総数と各神経行動指標の変化、および推定 VO2 max の変化と各神経行動指標の変化との関係を評価しました。 統計的有意性を決定するために、0.05 のアルファ値が使用されました。 すべての統計分析には IBM SPSS Statistics バージョン 26 が利用されました。
図 1 |空間ナビゲーション テスト。(A) エンコード段階のシーンの例 - ランドマークにつながる矢印のある緑色のパス。(B) 思い出す段階のシーンの例。(C) 緑色のひし形マーカーが付いたランドマークの例。(D) ゲーム環境の航空地図。
結果
人口動態
ベースラインでは、グループ間に年齢の差はありませんでした（t(78) = −0.384, p = 0.702)、性別(χ 2 (1) = 0.450, p = 0.502)、または教育 (χ 2 (3) = 6.969, p = 0.073; 表1). 合計クラスセッション数
実験グループ (47.87 ± 2.24) は、介入期間中、対照グループ (20.73 ± 0.72、20.73 ± 0.72;t(45.76) = −11.554, p < 0.001; 図2A）。 さらに、実験グループは介入グループよりもサイクリングスタジオの外で有意に多くのワークアウトに従事しました（t(54.320) = −3.586, p < 0.001).
表 1 |ベースラインの人口統計的特徴
さらに、サイクリングスタジオの外でのワークアウトを含めた場合でも、対照グループは週に1〜2回のエクササイズセッションという以前の計画を維持したことを確認しました（23.63（±1.11））。
授業中の心拍数
授業中の平均心拍数には、実験群（145.38 ± 1.92）と対照群（144.96 ± 2.10）の間に有意差はありませんでした。t(78) = −0.147, p = 0.883; 図2B).
体重とフィットネス
体重または BMI に対する有意な時間効果や時間*グループ効果はありませんでした。 推定 VO2 max には重大な時間の影響がありました (F(1, 57) = 18.809, p < 0.001)、どちらのグループも時間の経過とともにフィットネスが増加しています(表2）。 注目すべきことに、ベースラインでの対照群の平均有酸素能力は酸素消費量33.46 ml/kg/分であり、増加群は30.52 ml/kg/分であり、したがって、両グループがベースラインで適度に適合していることが確認された(Graves et al., 2015）。
心理的措置
感情状態 一般的な否定的な感情については、有意な時間∗ グループ相互作用が見つかりました (F(1, 78) = 4.667, p = 0.034)、恐怖(F(1, 78) = 4.873, p = 0.030)、悲しみ(F(1, 78) = 3.992, p = 0.049)、罪悪感(F(1, 78) = 4.152, p = 0.045)、および敵意 (F(1, 78) = 5.367, p = 0.023) PANAS のサブスケール (図 3A ～ E）。 増加者は、一般的な悪影響を大幅に減少させました（F(1, 38) = 29.772, p < 0.001)、コントロールでは有意ではない減少が見られました (F(1, 40) = 2.189, p = 0.147)。 増加者は恐怖が大幅に減少しました（F(1, 38) = 13.980, p < 0.001)、コントロールでは有意ではない減少が見られました (F(1, 40) = 0.342, p = 0.562)。 増加した人は悲しみが大幅に減少しました（F(1, 38) = 28.462, p < 0.001)、コントロールでは有意ではない減少が見られました (F(1, 40) = 1.503, p = 0.227)。 増加者は罪悪感が大幅に減少しました（F(1, 38) = 21.794, p < 0.001)、コントロールでは有意ではない減少が見られました (F(1, 40) = 0.887, p = 0.352)。 増加者は敵意が大幅に減少しました (F(1, 38) = 21.601, p < 0.001)、コントロールでは有意ではない減少が見られました (F(1, 40) = 1.028, p = 0.317)。 さらに、内気さを除くすべての感情状態の尺度に有意な時間効果が見つかり、両方のグループで時間の経過とともに改善が見られました（表3).
図 2 |合計クラスセッション数(A) 授業中の平均心拍数と(B) 12-週間の介入期間中。 データは平均値と標準誤差として表示されます。
食事に対する態度と身体イメージ
身体イメージについては、有意な時間∗ グループ相互作用が見つかりました (F(1, 78) = 5.019, p = 0.028; 図3F）。 どちらのグループも身体イメージの大幅な改善を示し、増加が見られました (F(1, 38) = 17.686, p < 0.001) は対照よりも優れた改善を示しています (F(1, 40) = 6.985, p = 0.012)。 さらに、EDE-Q によって測定された摂食障害には、有意な時間効果が見られました (F(1, 78) = 19.679, p < 0.001) とボディ画像 (F(1, 78) = 25.220, p < 0.001)、どちらのグループも時間の経過とともに改善が見られました (表4).
運動のモチベーション
運動のモチベーションに関しては、有意な時間効果が見られました (F(1, 78) = 9.480, p = 0.003) 両方のグループが運動に対する自己決定力の向上を示しました (表4).
認知的対策
ストループタスク
一致に対する正解率には、有意な時間効果が見つかりました (F(1, 67) = 4.137, p = 0.046) と不一致 (F(1, 67) = 5.100, p = 0.027) 試行および一致正解に対する反応時間 (F(1, 67) = 38.585, p < 0.001) と不一致の正解 (F(1, 67) = 13.575, p < 0.001) トライアル (補足表 1）。 有意な時間*グループ効果は観察されませんでした。
エリクセン・フランカーのタスク
不適合な正解に対する反応時間には、重大な時間効果が見つかりました (F(1, 68) = 5.465, p = 0.022) および中立的な正しいトライアル (F(1, 68) = 5.634, p = 0.020) 両方のグループが時間の経過とともに反応時間が減少しました (補足表2）。 他の時間効果も時間∗ グループ効果も観察されませんでした。
Nバックタスク
N0 の目標正解率に重大な時間効果が見つかりました (F(1, 68) = 12.550, p < 0.001) トライアルと正しい N2 トライアルでの反応時間 (F(1, 62) = 6.684, p = 0.012; 補足表 3).
表 2 |体重とフィットネス。
図 3 |グループ効果による有意義な時間(A) 一般的な悪影響。(B) 恐れ;(C) 悲しみ;(D) 罪悪感。(E) 敵意; そして(F) 身体イメージ。 データは平均値 ± SEM として表示されます。 ∗p < 0.05.
空間ナビゲーション試験
このタスクが完了していないため、n = 11 人の参加者が最終分析に含まれていません。 注文スコアに重大な時間効果が見られました (F(1, 67) = 9.649, p = 0.003)、関連付けスコア (F(1, 67) = 10.593, p = 0.002)、およびエピソード記憶スコア (F(1, 67) = 4.233, p = 0.044)、両方のグループが時間の経過とともにスコアを増加させました。 その他の有意な時間効果や時間* グループ効果は、どの変数についても観察されませんでした (表5).
ニーモニック類似性タスク
このタスクが完了していないため、n = 10 人の参加者が最終分析に含まれていません。 ルアー識別指数 (F(1, 68) = 12.410, p < 0.001)、両方のグループが時間の経過とともにスコアを増加させました。 有意な時間*グループ効果は観察されませんでした(表6).
サイクリングワークアウトの総数と心理的および認知的指標の変化の間の相関分析
すべての相関分析には、対照群と実験群の両方のすべての参加者が含まれていました。 心理的測定に関しては、サイクリングワークアウトの総回数は不安の軽減と有意な相関があった(BAI)r = −0.236, p = 0.035; ステイr = −0.237, p = 0.035)、一般的な悪影響 (r = −0.280, p = 0.012)、恐怖(r = −0.301, p = 0.007)、悲しみ(r = −0.222, p = 0.048)、敵意 (r = −0.286, p = 0.010)、反芻 (r = −0.242, p = 0.030)、EDE-Q によって測定される摂食障害 (r = −0.324, p = 0.003) だけでなく、ボディイメージも改善されました (r = −0.372, p = 0.001; 図4）。 認知機能に関しては、サイクリングワークアウトの総回数は、平均シーク時間の改善と有意な相関がありました(r = −0.321, p = 0.007) だけでなく、合計時間の改善 (r = −0.242, p = 0.045) 空間ナビゲーション タスク (図4）。 サイクリングワークアウトの総回数と、MST、ストループ、エリクセンフランカー、またはNバックの測定値との間に有意な相関関係はありませんでした。
表 3 |感情的な状態の測定。
表 4 |食事の姿勢、体のイメージ、運動のモチベーション。
フィットネスレベルの変化と心理的および認知的指標の変化の間の相関分析
心理的測定に関しては、推定 VO2 max の増加はストレスの減少と有意に相関していました (r = −0.269, p = 0.039) および摂食障害 (EDE-Q)r = −0.327, p = 0.011; 食べるr = −0.278, p = 0.033) だけでなく、運動に対する自己決定力も高まりました (r = 0.260, p = 0.047; 図5）。 認知機能に関しては、推定 VO2 max の増加は項目スコアの改善と有意な相関がありました (r = 0.401, p = 0.004)、注文スコア (r = 0.284, p = 0.043)、関連付けスコア (r = 0.491, p < 0.001)、およびエピソード記憶スコア (r = 0.449, p < 0.001) 空間ナビゲーション タスク (図5）。 さらに、推定 VO2 max の増加は、N-back タスクの N3 試行における正解率の減少と相関していました (r = −0.277, p = 0.049)。 推定 VO2 max の変化と MST、ストループ、またはエリクセン フランカー測定値の変化の間に有意な相関はありませんでした。
議論
本研究では、中程度に健康な個人のグループにおいて、標準的な運動量と比較して有酸素運動プログラムの量を増やすことが感情状態と認知能力に及ぼす影響を調べた。 このランダム化対照設計を使用したところ、適度な運動計画を維持する場合と比較して、運動量を増やすと、恐怖、悲しみ、罪悪感、敵意などの一般的な否定的な感情のレベルが大幅に減少し、ボディイメージも改善されることがわかりました。 有酸素運動で見られた最も強い直接効果は明らかに心理状態に対するものでしたが、データを横断的に見ると他の発見も明らかになりました。 研究対象者全体の相関分析を使用したところ、ワークアウトの総回数は、空間ナビゲーション能力と身体イメージの向上、不安、一般的な否定的な感情、恐怖、悲しみ、敵意、反芻、無秩序の軽減と有意に関連していることがわかりました。食べること。 さらに、フィットネスレベルの向上は、ストレスや摂食障害の減少だけでなく、エピソード記憶や運動意欲の向上にも有意に関連していました。 私たちの調査結果（要約は表7) は、中年成人において、すでに継続しているフィットネス計画で運動レベルを上げ続けることが、心理的健康と認知的健康の両方にさらなる利点があることを示した最初の研究者の一部です。 これらの発見は、特に感情状態や認知機能に関連する健康的な老化にとって重要な意味を持ちます。
表 5 |空間ナビゲーションのテスト。
表 6 |ニーモニック類似性タスク
図 4 |サイクリングワークアウトの総数と対象となるすべての変数の間のピアソンの積モーメント相関。 ピアソンの r は x 軸に表示され、重要な効果 (p < 0.05) は赤色で表示されます。 有意でない効果は黒で表示されます。
図 5 |推定 VO2 max の変化と対象となるすべての変数の間のピアソンの積率相関。 ピアソンの r が x 軸に表示され、有意な効果 (p < 0.05) は赤色で表示されます。 有意でない効果は黒で表示されます。
ヒトにおけるこれらの発見は、運動レベルの増加に関連して海馬機能の改善を示すげっ歯類の運動研究と一致している（van Praag et al., 1999a,b; Voss et al., 2013）。
慢性的な運動量の増加が心理状態に及ぼす影響
12週間の有酸素運動トレーニング後、敵意、罪悪感、悲しみ、恐怖、一般的な否定的な感情の減少など、いくつかのネガティブな気分指標の顕著な減少が見られ、実験グループは対照よりも大きな減少を示しました。 多くの研究により、急性および慢性の運動の両方が、肯定的な感情の増加と否定的な感情、特に不安やうつ病の減少の両方を含む気分の改善に有益であることが示されています（Cramer et al., 1991; Arent et al., 2000;ホフマンとホフマン、2008; バッソと鈴木、2017; ボーナムら、2018; アパリシオら、2021）。 今回我々は、以前に運動療法を行っていた中年者において有酸素運動を増やすと、運動療法を維持するだけでなく、さらなる感情状態の改善が得られることを示す。 大多数の研究は若年層または高齢者の集団に焦点を当てており（Reed and Ones、2006; Chang et al.、2012; Hogan et al.、2013）、新しい研究は中年層の集団に焦点を当てています（Chen et al.、2019） ; Quinlan et al., 2021)、私たちの研究は、中年成人を対象とした初の縦方向の運動研究の一部です。 感情状態に対するこれらの有益な効果は、部分的には、ドーパミン、セロトニン、ノルエピネフリン、内因性カンナビノイド、および内因性オピオイドを含むニューロトロフィンおよび神経調節物質の運動誘発性の増加によるものであると考えられている(Dietrich and McDaniel, 2004; Fuss and Gass, 2010; Lin and Kuo、2013;Siebers et al.、2021)。 さらに、他の研究では、感情状態の変化は、運動がストレス耐性の脳を生み出し、交感神経-副腎髄質および視床下部-下垂体-副腎（HPA）軸に強力な影響を与えるという事実から生じる可能性があることを示しています（Greenwood and Fleshner、2008; Fleshner et al.、2011)。 こうした運動誘発性の気分状態の変化に関連する脳の構造的および生理学的変化と、運動停止後どれくらいの期間その変化が持続するかを解明するには、今後の研究が必要である。 ネガティブな気分パラメータの減少に加えて、12 週間のトレーニング後にはネガティブな身体イメージも減少していることがわかり、実験グループはコントロールよりも大きな減少を示しました。 興味深いことに、どちらのグループも、BMI や食事態度に変化がないにもかかわらず、ネガティブな身体イメージが減少していることが実証されました。 いずれにせよ、運動計画を増やしたグループは、対照グループと比較して、ネガティブな身体イメージの大幅な減少を示しました。 他の研究では、運動介入が生涯にわたってさまざまな年齢層のボディイメージを改善することが示されています (Hausenblas and Fallon, 2006; Campbell and Hausenblas, 2009)。 BMIは12週間の前後で評価されましたが、体組成や体囲の測定はありませんでした。 したがって、体脂肪量から除脂肪量への体重の再配分、または体の姿勢の改善に影響を与えた腹囲の変化があった可能性があります。 将来の研究では、運動を行う行為に起因するネガティブな身体イメージの変化と、その運動から生じる潜在的な人体測定学的および体組成的変化を解きほぐすことが求められるかもしれません。 また、運動への取り組みが強化され、心肺機能が向上すると、気分、食事へのモチベーション、運動へのモチベーション、ボディイメージが改善されることもわかりました。 これは、健康で活動的な成人において、運動頻度に関連した感情、モチベーション、ボディイメージの改善を示した最初の研究の 1 つです。 私たちの発見と一致して、これまでの研究では、運動が健康な人だけでなく不安障害のある人でも不安症状の軽減につながることが実証されています（Mochcovitch et al., 2016; Stubbs et al., 2017）。 さらに、ワークアウトの回数やフィットネスの向上と、反芻、一般的なネガティブな感情、悲しみ、敵意の減少との関連性は、運動量の増加によりうつ病のリスクが低下することを示す以前の研究結果と一致しています (Hassmén et al., 2000; Mammen and Faulkner, 2013）。 重要なことに、私たちの研究や他の研究は、心肺機能の変化がない場合でも、運動への取り組みがネガティブな気分状態を軽減する可能性があることを示しています（Olson et al.、2017）。 研究ではさらに、運動または心肺機能のフィットネスが生理学的ストレス反応性の向上と心理的ストレスの軽減に関連している可能性があることが示されています（Holmes and Roth, 1985; Aldana et al., 1996; Brockmann and Ross, 2020; Allesøe et al., 2021）。 大きな断面のサンプル (N = 55、185)、Allesøe ら。 (2021) は、自己報告による身体活動とフィットネスのレベルが高いほど、知覚されるストレスのレベルが低いことを発見しました。 私たちの現在の研究では、客観的な運動テストを通じて測定されたフィットネスの向上が、知覚されるストレスの減少に関連していることも判明しました。 まとめると、これらの発見は、運動への取り組みとフィットネスの向上が、さまざまなネガティブな気分の尺度の改善につながることを示唆しています。 いくつかの研究では、定期的な運動療法への参加が運動のモチベーションと身体イメージの改善につながることが判明していますが（Pearson and Hall、2013）、これらの発見とトレーニングの回数やフィットネスの向上との関係はこれまで報告されていませんでした。 さらに、いくつかの研究では、身体イメージに対する運動の影響は、運動の動機によって緩和される可能性が示唆されており、運動によって影響を受ける心理的結果の間には複雑な関係があることが示されています（Lepage and Crowther、2010）。 体力と食事動機の関係に関する研究は限られていますが、ある研究では、体力レベルが低い青少年は摂食障害を発症するリスクが高いことがわかりました（Veses et al., 2014）。 この分野におけるこれまでの研究の多くは、強迫的な運動と摂食障害の関係に焦点を当てていたが、これは健康な集団におけるフィットネスの向上と摂食障害の減少との関係を示した最初の介入研究である。
表 7 |中年成人における慢性的な有酸素運動の因果関係と相関関係の概要。 因果効果とは、時間∗群効果を指します。
慢性的な運動量の増加が認知機能に及ぼす影響
さらに、運動への取り組みの強化と心肺機能の向上は、空間ナビゲーションとエピソード記憶能力の向上に有意に関連していることもわかりました。 つまり、より頻繁に運動し、フィットネスの大幅な向上を示した人は、以前に学習した場所に効率的に移動できるだけでなく、この経験中に提示された情報を記憶することができ、これらの作業はどちらも海馬の形成に大きく依存しています。 仮想迷路課題を使用して、健康な成人集団の空間ナビゲーションを改善する運動が示されたのはこれが初めてです。 14 人の高齢者 (60 歳以上) を対象とした最近のパイロット研究では、2 か月間エクサーゲームを行うと、外中心性および他中心性ナビゲーションの課題である床迷路テストの迷路の即時コースのパフォーマンス時間によって評価されるように、空間ナビゲーションが大幅に向上したことがわかりました (オリベイラら、2020)。 以前の報告では、心肺機能レベルの向上が海馬容積の増加と関連し、その後仮想水モリス迷路での空間学習と関連しているという青少年の横断的証拠も発見されている（Herting and Nagel, 2012; Prathap et al., 2021）。 。 他の横断的な研究では、高齢者の身体活動レベル（総歩数や歩数など）とエピソード記憶能力の間に有意な正の関係があることが示されています（Hayes et al., 2015）。 さらに、急性の運動はエピソード記憶に有意なプラスの効果があることが示されています（Sng et al., 2018; Johnson and Loprinzi, 2019; Loprinzi et al., 2019）。 私たちは、中年成人の身体活動とフィットネスを強化すると、空間記憶能力とエピソード記憶能力の両方が向上することを初めて示し、この文献に追加します。 これは、運動が海馬に依存した機能、特に空間ナビゲーションを改善することを示すげっ歯類の既存の研究と一致している(Voss et al., 2013)。 人間と動物の両方の文献におけるこれまでの研究では、この効果が学習と記憶に重要な構造である海馬の運動誘発性変化によるものであることが特定されています。 高齢者を対象とした重要な研究では、1年間の有酸素ウォーキング介入により、海馬台、CA1、運動誘発性神経新生の拠点である歯状回を含む海馬前部の容積が増加したことが判明した(Erickson et al., 2011) 。 この両側海馬容積の増加は、VO2 max、血清BDNFレベル、および記憶能力（ドット固視課題を使用）の変化と正の相関があったが、有酸素運動介入は空間記憶能力自体には有意な影響を与えなかった。 別の顕著な研究では、慢性的な運動により、げっ歯類の歯状回神経新生と脳血液量（CBV）が人間（21歳から45歳の範囲）の歯状回CBVと並行して増加し、これはVO2 maxと学習量の両方の増加と相関していることがわかりました。レイ聴覚言語学習タスク (Pereira et al.、2007)。 さらに、現存するげっ歯類の研究では、自発的な車輪走行と強制的なトレッドミル走行により、モリス水迷路、Y 字迷路、T 字迷路、放射状アーム迷路などの課題や、運動に依存するその他の課題を通じて空間ナビゲーションが向上することが示されています。状況的恐怖条件付け、受動的回避学習、新規物体認識、パターン分離などの海馬 (Fordyce and Farrar、1991; Van Praag et al., 2005; O'Callaghan et al., 2007; Chen et al., 2008; van Praag、2008; Creer et al.、2010; Falls et al.、2010)。 行動への影響は、運動による海馬の BDNF レベルの上昇、神経新生、長期増強、および既存の海馬ネットワークへの機能統合に依存しているようです (Neeper et al., 1995; van Praag et al., 1999a,b; Kobilo et al., 1995)ら、2011; Vivar ら、2016; Voss ら、2019)。
動物と人間の両方の文献における研究をまとめたこの研究は、運動による空間ナビゲーションとエピソード記憶の改善が、海馬レベルでの構造的および生理学的変化の両方に依存していることを示唆しています。 私たちは、運動への取り組みを強化すると、中年期に向けて海馬の能力が向上する可能性があることを実証することで、この文献に追加します。これは、加齢に伴う海馬構造の萎縮に伴って認知能力に悪影響が現れるため、老化に重大な影響を及ぼします（Ramanoël et al.、 2019）。 今回の研究では、ストループ課題、エリクセンフランカー課題、Nバック課題で測定した前頭前皮質依存機能に対する運動負荷の増加の影響も見られなかった。 これらの発見は、同様の年齢層の成人における有酸素運動の急性運動が前頭前皮質の機能を改善することを示した我々の研究とは対照的である(Basso et al., 2015)。
我々は、急性の運動は、その多数の神経作用機序（特に前頭前野皮質部位での作用；BassoとSuzuki、2017）を伴い、実行機能を急激に改善する可能性があるが、このレベルの慢性的な運動は、ベースラインの実行機能の改善を誘発するほど厳格ではないと推測している。 さらに、これらのタスクのそれぞれの正答率が 100% またはそれに近いため、現在のヌル結果はタスクのパフォーマンスに対する天井効果によるものである可能性があると仮説を立てます。 この分野におけるこれまでの研究では、有酸素運動トレーニングが、特にストループ課題、エリクセンフランカー課題、Nバック課題などの課題を使用して、前頭前皮質に依存する機能を大幅に改善することが示されている(Dustman et al., 1984; Colcombe et al., 2004; Hansen)ら、2004; Smiley-Oyen ら、2008; Stroth ら、2010; Coetsee および Terblanche、2017; Ludyga ら、2018; Amatriain-Fernández ら、2021）。 これらの研究の大部分は高齢者を対象に実施されました（Dustman et al., 1984; Colcombe et al., 2004; Smiley-Oyen et al., 2008; Coetsee and Terblanche, 2017）が、一部は小児または青年を対象に実施されました（ Ludyga et al.、2018; Amatriain-Fernández et al.、2021)。 この分野における他の研究では、無効な結果が得られている（Madden et al., 1989; Panton et al., 1990; Blumenthal et al., 1991; Hassmén et al., 1992; Hill et al., 1993; Dustman et al., 1994)、この効果の欠如は、高い認知機能のベースラインレベルや適応度の変化につながらない短い介入期間などの方法論的要因に起因すると考えられています。
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クレイマーら。 実際、(1999) は、有酸素運動が前頭前皮質や実行機能などの神経変性に敏感な脳領域や認知プロセスに特異的に作用するという「選択的改善」仮説を提案しました。 この仮説は、有酸素運動は次の場合にのみ有益な効果をもたらす可能性があるという考えに拡張されます。(1) 認知機能の低下が十分に進行している (つまり、認知機能を改善する余地がある)。 または、（2）認知的課題が十分である（つまり、課題は改善を示すのに十分な課題である）。 実際、げっ歯類と人間を対象としたこれまでの研究では、認知に対する運動の効果は課題の難易度に依存する可能性があることが示されている（Creer et al., 2010; Déry et al., 2013; Heisz et al., 2017; Suwabe et al., 2017）。 、2017b）。 我々は、認知機能に対する運動の効果を調べるための「スイートスポット」が存在する可能性を示唆している。つまり、ベースラインの認知レベルが改善の余地を示しているか（例えば、高齢者または他の臨床集団）、またはタスクの要求が十分に困難であるため、参加者はパフォーマンスを向上させることができます。 最近、私たちの研究室での研究では、参加者に刺激に反応する機会を与える時間を減らす（たとえば、刺激提示時間を1,500ミリ秒から1,000ミリ秒に減らす）ことによって課題の難易度を調整できることが実証されました。 。 今後の研究では、さまざまな刺激提示時間における前頭前野の課題に対する運動の効果を体系的にテストすることが保証されています。
限界と今後の方向性
私たちは、現在の研究にはいくつかの限界があることを認識しています。 まず、我々の調査結果は、この研究における比較的高い中退率（約 38%）によって偏っている可能性があります。 この中退率は、電子メール、テキスト メッセージ、電話などのいくつかの採用戦略にもかかわらず、研究が遠隔地にあったことが原因であると考えられます。 第二に、運動セッションと認知的および心理的測定の間には相関関係が存在することがわかったものの、これらの結果に対するグループ間の影響は限られていることがわかり、介入グループと対照グループが運動への取り組みの増加の効果を示すほど十分に明確ではなかった可能性があることを示唆しています。 たとえば、実験グループは平均して週に 4 回の運動セッションに参加しましたが、これは割り当てられた週 4 ～ 7 回の運動セッションの下限に当たりました。 さらに、参加者全員が研究開始前に少なくとも 3 か月間適度な運動を行っていることが確認されているため、参加者全員が運動に対する高いモチベーションを持っていました。 対照群を含むほとんどの参加者は、研究期間中に他の形式の運動（ランニング、ヨガ、有酸素運動のクラスなど）に参加していたため、この追加の運動量が気分、モチベーション、または認知効果に寄与した可能性があります。 さらに、参加者が運動研究に登録され、2 つの時点で評価されたという事実が、参加者をさらに運動させる動機になった可能性があります。
また、サイクリング スタジオの外で完了したすべてのワークアウトについては、ワークアウト強度の適切な推定値が得られませんでした。これがもう 1 つの制限です。 一般的な身体活動レベルも評価されませんでした。 今後の研究では、研究期間中の活動モニタリングや自己申告式アンケート（例：国際身体活動アンケート、グローバル身体活動アンケート）の利用を検討するとよいでしょう。 あるいは、海馬機能に関する因果関係の所見（すなわち、時間∗ グループ効果の欠如）が欠如していることは、新しい海馬ニューロンの成長の刺激が関与しているため、海馬の変化を引き起こすにはより長時間の運動が必要である可能性があることを示している可能性があります。 3 か月の運動では、海馬の細胞統合と機能改善には短すぎるかもしれません。 運動による海馬機能の改善に関するこれまでの報告が、高強度の運動療法に反応した若年成人であったことを考慮すると（Déry et al., 2013; Heisz et al., 2017）、我々の研究対象集団の年齢が寄与している可能性がある。時間の不足∗ 集団効果。 さらに、効果を誘発するには、より高い運動強度が必要になる場合があります。 心肺機能検査の領域にも別の制限があります。
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研究は遠隔地で行われたため、機器のセットアップと開始を手伝ってくれるのは参加者自身だけでなく、フィットネス施設のスタッフにも頼る必要がありました。 従来の VO2 max テストを実施できなかったため、有酸素能力の推定値を計算する必要があり、場合によってはテストで技術的な問題が発生しました。 行動への影響を考慮すると、今後の研究では、MRI や fMRI などの神経画像技術を通じて、これらの改善に関連する構造的および機能的変化の両方を調査する必要があります。 私たちは、これらの行動の改善には、海馬容積の増加と、課題に取り組んでいる間の機能活性化の強化が伴うのではないかと仮説を立てています。 さらに、特に脳由来神経栄養因子（BDNF）などの成長因子について、この効果の根底にある細胞および分子メカニズムを調査する将来の研究が保証されています。 BDNF 遺伝子の遺伝子検査を組み込むことは、特に異なる遺伝的変異 (BDNF Val66Met 多型など) を持つ個人が運動誘発性の影響を受けやすいかどうかを判断するために、興味深い研究手段となる可能性があります。
結論
この長期ランダム化対照研究では、適度に健康で、次のような症状を抱えた中年成人集団において、運動への取り組みの増加が、海馬依存の空間記憶、ネガティブな感情状態、摂食障害、身体イメージの改善と関連していることを発見した。既存の運動療法。 さらに、心肺機能の向上は、エピソード記憶、ストレス、運動意欲の向上と相関関係がありました。 これらの結果は、既存の運動療法を行っている個人では、運動の頻度を増やすことで認知機能、気分、モチベーションがさらに改善されることを示唆しています。 私たちの発見は臨床的関連性があり、運動が健康的な老化、特に感情状態や空間学習と記憶などの加齢に伴う低下を示す神経行動をサポートする1つの方法である可能性があることを示唆しています。
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