座位での認知活動は高齢者の認知障害と保護的に関連している

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認知活動・脳トレ

Cognitive activity in a sitting position is protectively associated with cognitive impairment among older adults

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7379533/

要旨

狙い

これまでの研究では、座位行動と認知機能障害との関連について一貫性のない結果が得られている。本研究では、高齢者における座位での認知活動(認知活動)と認知機能障害との関連を検討することを目的とした。

方法

日本の大府市または名古屋市の地域居住高齢者を対象に、2013年に実施した調査に参加した。調査対象者は5300人(平均年齢75.0±5.1歳、女性52.9%)で、本研究の基準を満たしていた。本や新聞を読む、日記や手紙を書く、クロスワードパズルを解く、ボードゲームをする、パソコンを使う、家計簿をつける、という6つの活動からなる認知活動の頻度と多様性を評価した。また、認知活動への参加頻度は週に1回以上であった。認知活動の多様性は認知活動への関与の回数で評価した。認知障害は、4つの神経心理学的検査で基準閾値を1.5標準偏差以上下回る検査が2つ以上あることで定義した。ロジスティック回帰分析により、共変量を調整した認知活動の頻度や種類と認知機能障害との関連を検討した。

結果

各認知活動に従事している参加者の割合は、12.3%(ボードゲームをしている)から93.6%(本や新聞を読んでいる)まで様々であった。調整後、5つの認知活動は認知障害と有意に関連していた(OR 0.33-0.65,すべてP < 0.001)。認知活動の種類は、認知障害のORの減少と有意に関連していた(OR 0.61,95%信頼区間0.55-0.68)。

結論

ほぼすべての認知活動とより多様な認知活動は、高齢者の認知機能障害と関連している。

キーワード:認知活動、認知症、高齢者、摂食行動

序論

認知機能障害を抑制することは、世界的に高齢者の健康問題となっている認知症を予防するために重要である1 。認知症に関連する因子のうち、身体活動と認知活動は修飾可能な因子である3 。

摂食行動は心血管疾患や2型糖尿病などの慢性疾患や死亡率の危険因子である5,6 。摂食行動が認知機能障害に与える影響については、プロスペクティブコホート研究で、過度の摂食行動は認知機能の悪化につながることが明らかになっている7 。これは、定住行動には様々な形態があり、その中でも認知機能に有益な活動があったからかもしれない。例えば、本を読んだりクロスワードパズルを解いたりすることは、座位行動でありながら認知症リスクの低下に寄与していた9 。また、認知活動の多様性や蓄積と認知機能との間に関連性があるかどうかも不明である。また、認知症に対する認知活動の影響を報告した先行研究のほとんどは、身体活動と座位時間の影響を考慮していない9,12,13。

本研究では、高齢者における認知活動の頻度や種類と認知機能障害との間に、身体活動や座位時間の関連性があるかどうかを調査することを目的とした。認知活動の持続時間の評価ツールは開発されていないが、認知活動の関与頻度を評価し、身体活動と座位時間を統計モデルに含めることで、認知活動の関与と認知機能障害との関連を探ることができると考えられる。

方法

参加者

本研究では、老年症候群のスクリーニングシステムを確立し、予防のためのエビデンスに基づく介入を検証することを目的としたコホート研究である国立老年医学研究センター老年症候群研究(National Center for Geriatrics and Gerontology-Study of Geriatric Syndromes)のデータベースを利用した14。調査の詳細は別の場所で述べられている14。簡単に言えば、日本の大府(2013年6月)と名古屋(2013年7月~2013年12月)の地域居住高齢者5781人を対象に、対面面接、身体機能検査、認知機能検査を含む健康診断を受けた。除外基準は、障害者(n=16認知症やパーキンソン病を含む重度の疾患(n=39一般的な認知機能障害(Mini-Mental State Examination score <21;15 n=162すべての変数のデータが欠落している(n=181国際身体活動質問票(International Physical Activity Questionnaire)による除外基準を満たしていない(n=83)とした。合計5300人の参加者が解析に含まれた。参加者全員が参加前にインフォームドコンセントを行った。国立老年医学・老年医学センターの倫理委員会が研究計画書を承認した。

評価

認知機能

認知機能は、テストツール、National Center for Geriatrics and Gerontology ・Functional Assessment Tool.16, 17を使用して評価された。本研究では、認知機能障害は次の4つの認知領域に基づいて評価された:記憶(単語リスト記憶-I(即時認識)および単語リスト記憶-II(遅延想起)注意力(電子タブレット版のトレイルメイキングテストパートA実行機能(電子タブレット版のトレイルメイキングテストパートB)および処理速度(電子タブレット版のシンボルデジット置換テスト)。これらのテストは、テストとテストの信頼性が認められ、地域に住む高齢者の間で広く使用されている従来の神経認知テストのスコアと中程度から高程度の相関がある17 。各領域の標準化されたしきい値は、National Center for Geriatrics and Gerontology-Study of Geriatric Syndromesの健康な高齢者の年齢および教育別平均を1.5標準偏差以下のスコアで決定された。認知機能障害は、National Center for Geriatrics and Gerontology-Functional Assessment Toolの2つ以上のテストの低得点によって定義された14。

座位での認知活動

先行研究に基づき、通常座った状態で行われる 6 つの認知活動を 認知活動 とした。本や新聞を読むこと、携帯電話やスマートフォンを使用せずに日記や手紙を書くこと、クロスワードパズルを解くこと、ボードゲーム(カードゲーム、囲碁、将棋など)をすること、インターネットを含むコンピュータを使用すること、家計簿をつけることである12, 18。この方法では認知活動の継続時間を評価することはできなかったが、先の研究を参考に、5点満点スケールを週1回以上、週1回以下に換算して認知活動の頻度を評価した19 。

座る時間と身体活動

座る時間と身体活動は International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) ・Short Form を用いて評価された20 。座る時間は、質問をすることで決定された:平均的な平日に通常どのくらいの時間を座って過ごする?21 身体活動は、激しく激しい身体活動(例:重いものを持ち上げる、掘る、エアロビクス、高速自転車など中程度の強度の身体活動(例:軽い荷物を運ぶ、自転車で普通のペースで走る、ダブルスのテニスをする歩行の6つの項目に基づいて算出された中等度から重度の身体活動(中等度から高度な身体活動)の平均1週間あたりの総代謝等価分を用いて評価された。IPAQのウェブサイトに掲載されている確立された方法に基づき、歩行の総持続時間が960分(16時間)を超えると報告した人、および中等度および高強度の身体活動を報告した人を除外し、各活動に代謝等価値を割り当てました22。

共変量

社会統計学的特徴(年齢、性別、教育水準雇用の有無、日常生活における器物的活動の制限、慢性疾患(高血圧、糖尿病、高脂血症)の数、抑うつ症状を対面面接により評価した。1人当たりの慢性疾患数は,0,1,2以上に分類した。0,1,2以上に分類した。日常生活動作制限の遵守度は、以下の3つの項目のいずれかに1つ以上の制限があるかどうかで評価した。23 抑うつ症状は、15項目のGeriatric Depression Scale(GDS)を用いて評価され、15項目のYes/Noの質問項目から構成され,0~15のスコアで評価された24。

統計的分析

認知機能障害のある群とない群との間の参加者の特徴の違いを、連続変数については t 検定、離散変数と順序変数についてはχ2 検定を用いて検討した。認知機能障害の有病率を、各認知活動の実施回数が1回未満と1回以上/週の間で比較するために、χ2 検定を実施した。また、座位時間と身体活動データの分布の正規性を向上させるために変換を行った(log [座位時間]とlog [中等度から高度な身体活動 +0.5])。また、認知活動の種類が多いほど認知障害の有病率が低いかどうかをCochran-Armitage傾向検定を用いて検討した。認知活動への関与の頻度や種類と認知機能障害との関連をロジスティック回帰モデルを用いて評価した。この関連性が他の因子、特に座っている時間と身体活動に影響されているかどうかを調べるために、調整変数を粗モデル、モデル1(年齢、性別、教育、慢性疾患の数、GDSスコアモデル2(モデル1+中等度から高度な身体活動、座っている時間)の3つのレベルで組み入れた。コクラン-アーミテージ傾向検定は jmp 統計パッケージ(SAS Institute, Cary, NC, USA)を用いて実施し、その他の分析は spss version 24(IBM, New York City, NY, USA)を用いて実施した。統計的有意水準は、すべての解析においてP < 0.05とした。

結果

参加者の特徴を表1.1にまとめた。5300人の参加者のうち、338人(6.4%)が認知機能障害群に分類され、非認知機能障害群に比べてGDSスコアが有意に低く、中等度から高度な身体活動値が低かった。坐位時間には両群間で有意差はなかった(非認知障害群。395.6±197.3,認知障害群。394.2 ± 186.8, P = 0.891).

表1 参加者の全体的な特徴、認知機能障害群と非認知機能障害群の比較

図1は、各認知活動の頻度(1回未満/週 vs 1回以上/週)に基づいた群間の認知障害の有病率の比較を示している。各認知活動に週1回以上従事している割合は、ボードゲーム12.3%、コンピュータ使用33.1%、クロスワードパズル33.7%、家計簿36.1%、日記や手紙を書く44.5%、本や新聞を読む93.6%であった。すべての認知活動において、頻度が1回以上/週のカテゴリーでは、頻度が1回未満のグループに比べて認知障害の有病率が有意に低かった。共変量を調整した後、ロジスティック回帰モデルでは、ボードゲームを除く各認知活動への参加は認知機能障害のオッズ比(OR)の低下と有意に関連していた;ORはコンピュータ利用で0.33(95%信頼区間[CI] 0.24-0.47コンピュータ利用で0.33(95%信頼区間[CI] 0.24-0.47)であった。

47コンピュータの使用については0.39(95%信頼区間[CI] 0.29~0.52クロスワードパズルの解法については0.50(95%信頼区間[CI] 0.36~0.71読書については0.60(95%信頼区間[CI] 0.46~0.80家計簿の維持については0.65(95%信頼区間[CI] 0.51~0.83日記や手紙を書くことについては0.65(95%信頼区間[CI] 0.51~0.83ボードゲームのプレイについては0.72(95%信頼区間[CI] 0.48~1.07)であった。

図1

座位での各認知活動(認知活動)の頻度が1回未満と1回以上/週未満のグループ間での認知障害の有病率の比較。各カテゴリー間の差をχ2検定を用いて検討した(*P < 0.05,**P < 0.001)。

図2に、認知活動の種類による認知機能障害の有病率の比較を示す。認知活動の多様性は正規分布を示し、認知活動の3項目に関与する頻度が最も高かった(n=1564,29.5%)。Cochran-Armitage傾向検定では、認知活動の種類が多い人ほど認知障害の有病率が有意に低いことが示された(P<0.001)。ロジスティック回帰モデルにおいて認知活動の種類を連続変数とした場合、座位時間や中等度から高度な身体活動値などの共変量を調整した後でも、認知機能障害の低ORと有意な関連性を示した(OR 0.61,95%CI 0.55-0.68,表2)2)。週に1回以上の認知活動を0~1項目実施している人に比べ、週に1回以上の認知活動を実施している人は、認知機能障害のORの低下が有意に大きかった(0.19~0.53;図33)。

図2

座位での認知活動の多様性(認知活動)による認知障害の有病率の比較。認知活動の多様性は、コンピュータの使用、クロスワードパズルを解く、本を読む、家計簿をつける、ボードゲームをするなど、週に1回以上実施された認知活動の回数によって評価した。各カテゴリー間の差はコクラン-アーミテージ傾向検定(P < 0.001)を用いて検証した。

表2 二項ロジスティック回帰モデルを用いた座位での認知活動の多様性と認知機能障害との関連性

図3 ロジスティック回帰モデルを用いた座位での認知活動(認知活動)の多様性と認知障害との関連

認知活動の1項目またはそれ以下の項目を参照して、多様性のオッズ比(OR)を算出した。年齢、性別、教育、雇用、日常生活における器質的活動制限、慢性疾患の数、老年期うつ病尺度(GDS)スコア、中等度から高度な身体活動(中等度から高度な身体活動座位時間で調整した。座位時間、中等度から高度な身体活動はそれぞれ対数変換した値、log [座位時間]、log [中等度から高度な身体活動 +0.5]を用いた。


考察

本研究では、認知活動の頻度や種類と認知機能障害との関連性が示された。週に1回以上の個別認知活動の参加と、認知活動の種類が多いほど、自己申告の中等度から高度な身体活動と座位時間を調整した後でも、認知機能障害のORが低いことが有意に示された。10,11

日記や手紙を書いたり、クロスワードパズルを解いたり、ボードゲームをしたり、家計簿をつけたりするなど、その他の個々の認知活動の有意な良好な関連性も、先行研究の結果と一致している9,19。これらの結果は、座った状態で行われる認知活動であっても、認知にプラスの影響を与えることを示唆している。

認知活動が認知機能に及ぼす影響については、いくつかの説明が考えられる。認知活動への参加は、認知症に関連した病態生理学的変化と関連している可能性がある。例えば、認知活動への参加が多いほど大脳皮質のβアミロイド沈着量が減少することが示されている25 。また、生涯にわたる教育、就労、日常生活習慣などの複雑な精神活動と海馬の萎縮が少ないこととの間には有意な関連が認められている26 。また、様々な認知活動を行うことで神経生物学的システムが広範囲に刺激され、認知機能の多領域維持が可能となる可能性がある12 。認知活動の実施は同様のメカニズムに影響を与える可能性があるが、認知活動の実施とβアミロイド沈着や脳容積との関連性を検証するためには、さらなる研究が必要である。

今回の結果から、6つの認知活動で認知機能障害との相関の大きさが異なることがわかった。この大きさの違いは、認知需要の違いや頻度の違いによって説明できる可能性がある。認知心理学者は、いくつかの活動の認知刺激の相対的なレベルをランク付けし、クロスワードパズルを解く、ゲーム・カードゲームをする、本を読むなどの活動を比較的高い認知要求度と評価している12 。また、サンプリングバイアスの可能性も考えられる。認知需要に対する認知活動の影響を調べるためには、機能的近赤外分光法を用いた認知活動中の脳活動の評価や、認知活動に費やした時間の客観的な測定など、さらなる研究が必要である。

本研究では、認知活動への参加は中等度から高度な身体活動や座位時間とは独立して認知機能の維持に寄与していることが示唆された。さらに、認知活動は、座位のある人や激しい身体活動を行うことが困難な人でも、認知機能の保護因子となる可能性がある。健康な高齢者を対象とした無作為化比較試験では、認知トレーニングの効果は、身体的トレーニングとの併用の有無に影響されないことが報告されており、認知機能の維持には身体的活動よりも認知活動の方が効果的であることが示唆されている27。一方、軽度認知障害の発生率に対する身体活動と認知活動の併用効果を検討した観察研究では、身体活動が認知機能の低下を抑制する上で重要な役割を果たし、認知活動がその効果をさらに高めていることが示唆されている28 。

また、座っている時間の長さが認知機能の低下と関連しているかどうかについても議論がある。今回の結果では、認知機能障害群と非認知機能障害群の間で座位時間に有意な差は見られなかった。Zhuらも大規模な前向きコホート研究から、客観的に測定された座位時間は認知機能障害と関連していないと報告している8。今回の研究では、重度の認知機能低下(Mini-Mental State Examination score <21)と認知症を有する者を除外しており、Zhuらもベースラインで認知機能障害を有する者を除外している8が、Kuらは認知機能に関する除外基準を適用していない7。

本研究の強みは、大規模なサンプル集団を用いて解析を行ったことである。これに対して、3つの制限があった。第一に、本研究で使用した質問紙では、各認知活動時の座位・臥位を具体的に設定していないため、認知活動の項目が必ずしも座位で行われていない可能性があることである。例えば、本や新聞は立った姿勢で読むことができる。そのため、認知活動に従事している間の特定の姿勢での滞在時間を測定するための測定器の開発が必要である。第二に、身体活動、座位時間、認知活動の頻度を自己申告式の質問紙を用いて評価したが、これはリコールバイアスがかかり、誤差の範囲が大きくなる可能性がある。例えば、自己申告による座位時間の測定は、一般的に高齢者の総座位時間を過小評価している29 。高齢者の座位行動に関するシステマティック・レビューでは、客観的測定値と自己申告値の間で平均座位時間に大きな差があることが報告されており(客観的測定では 9.4 時間、自己申告では 5.3 時間自己申告による座位時間のほとんどが実際の座位時間を過小評価していることが示唆されている4 。したがって、今回の研究で報告された6.6時間の座位時間は過小評価され、座位時間と認知機能との関連を歪めている可能性がある。今後の研究では、客観的な測定値を用いて身体活動と座位時間を評価すべきである。第三に、本研究は横断的なデザインであるため、認知活動と認知機能障害との因果関係を調べることができなかった。両者の関係を検証するためには、前向きな研究が必要である。

本研究の結果から、高齢者では認知活動の頻度が高く多様な認知活動が認知機能障害と負の関係にあることが明らかになり、認知活動を伴う定住行動と認知機能障害との関連が示唆された。今後、認知活動の関与時間を評価するための装置を開発し、認知活動と認知機能障害の用量反応性を調べるための研究が必要である。