Dose–Response Matters! – A Perspective on the Exercise Prescription in Exercise–Cognition Research

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6839278/

要旨

一般的に、急性の運動と定期的な身体訓練の両方が脳の可塑性と認知機能にプラスの影響を与えることはよく知られている。しかし、同じ運動でも個人間では非常に異質な結果を引き起こすことを示す証拠が増えてきている。

急性・定期的な運動に対する個人間の反応の異質性をよりよく理解しようとする試みとして、これまでのほとんどの研究では、性別や遺伝子型の違いなどの修正不可能な要因に焦点が当てられていたが、修正可能な要因としての運動処方には比較的ほとんど注目されなかった。

運動処方を適応させれば、個人間で投与量を比較可能にすることができ、運動-認知研究における用量反応関係をよりよく理解するために必要な手順となる。このような用量反応関係の理解を深めることで、例えば認知機能の低下に対して、より効率的な身体トレーニングのアプローチを設計することが可能になると考えられる。

キーワード

身体活動、認知、個別化トレーニング、個別化医療、神経可塑性、神経保護

序論

過去数十年の間に、欧米諸国では、人々が身体的に活動する平均時間が劇的に減少しており身体的不活動は、21世紀の最大の健康問題とまではいかないまでも、大きな問題として挙げられている

驚くべきことに、身体的運動不足は、認知機能の低下と関連しており、高齢者では神経変性疾患（例：認知症）のリスクが高くなることが知られている。認知症のリスクを高める。

運動不足のこのような負の効果を打ち消すためには、典型的には定期的な運動への参加によってもたらされる習慣的な身体活動レベルの増加が共感的に推奨される。単発の身体運動およびトレーニング介入の形での身体運動の反復セッション（例えば 持久力トレーニング）は、実質的な神経認知的変化を誘発する。身体運動および／または身体トレーニングが脳の可塑性および認知に及ぼすこのような肯定的な効果に基づいて、多くの科学的分野（例えば、医学、心理学、神経科学、およびスポーツ科学）がこの研究分野に注目していることは驚くべきことではない。

これらの異なる科学分野は、身体運動および／または身体トレーニングと中枢神経系との関係を理解するために異なるアプローチを用いているが、いずれも、運動（例えば、運動強度、運動時間）および／またはトレーニング変数（例えば、トレーニングセッションの頻度）を規定する適切な運動処方箋に基づいていることは間違いない。

さらに、運動処方は、用量および急性期の身体運動および身体トレーニングの個別化のための鍵となる。

個別化（パーソナライズ）は、急性期の身体運動および／または身体トレーニングに対する反応における個人間の不均一性を考慮することにより、介入の効率を最大化することを目的とした新しいアプローチである。

注目すべきことに、個人にとって最適な運動を処方するためにどのようなパラメータが最適であるかは、文献で広く議論されているが、運動認知を調査しているすべての科学的分野がこの問題を十分に考慮しているわけではない。

したがって、本論文の目的は、運動処方の違いとその用量との関係、および神経認知アウトカム測定における個人間の異質性に光を当てることである。

身体活動、身体運動、フィジカルトレーニング-その違いはどこにあるのか？

身体活動、身体運動、および／またはフィジカルトレーニングの話題をより深く掘り下げていく前に、これらの用語を明確にしておく必要がある。”身体活動 “は、∼1.0/1.5MET（タスクの代謝等価量;1MET=1kcal（4,184kJ）×kg-1×h-1）以上のエネルギー消費を増加させる筋肉誘発性身体運動として定義される。

したがって、身体活動という用語は、

（i）比較的構造化されていない、計画されていない方法で定期的または非定期的に行われる広範囲の身体活動をカバーする上位概念であり、

（ii）身体運動として知られている特定の、計画された、構造化された形態の身体活動を含む。身体運動は、時間的特徴に基づいて、急性期の身体運動（単発）と慢性期の身体運動（急性期の運動を繰り返す）に区別されるべきである。

単発の身体運動は、一般的に「急性（単発）身体運動」または「急性身体運動」と呼ばれている。さらに、慢性的な身体運動は、一つまたは複数のフィットネス次元において個人の能力を向上させる（または維持する）ことを目的として、計画的、構造化された、目的に応じた方法で定期的に実施される場合には、「身体的トレーニング」と称され得る。本質的には、これらの用語を注意深く区別して使用することで、観察された効果とその根底にある。

「レスポンダー」か「非レスポンダー」か　それが問題だ

すべてのヒトは固有であるため、かなりの量の個体内（個体内）が存在し、個体間および同じ急性身体運動および／または同じ身体トレーニングへの長期適応に対する急性心理生理学的応答（s）における個人間（個人間）異質性がある。

特に、個体間の不均一性は、近年の研究で注目され、持久力（心血管）トレーニングを扱う研究でよく見られる。抵抗運動または複合トレーニングを扱った研究でよく見られる。

この個体間の不均一性を説明するために、とも呼ばれる］および限定的なレスポンダーとも呼ばれる］という概念が用いられている。）または「反応しなかった個体」とも呼ばれる）］が導入されたが、定義は様々であった。

反応者と非反応者を分類するための定義および方法は現在文献で議論されているが

（i）すべてのアウトカム変数が回答性の状態によって等しく影響を受けるわけではないことは比較的認められている（例えば、以下のようなものである。応答者であるか非応答者であるか）

（ii）測定誤差は反復測定では避けられず、例えば、結果変数の意味のある変化を表さないランダムな生物学的変動によって引き起こされる

（iii）いくつかの応答は一過性である可能性が高く、応答性状態の時間経過に関する不確実性を引き起こす。

したがって、以下の作業定義を提案することができる（表1参照）。急性の身体運動および/または身体トレーニングへの反応については、（i）反応者とは、ある時点で、関心のある変数の変化が明確な閾値を上回っている（下回っている）個人であり、（ii）非反応者とは、ある時点で、関心のある変数の変化が明確な閾値を下回っている（上回っている）個人である。これらの重要な閾値をどのように定義するか、さらなるサブグループを設定すべきかどうかについては、現在進行中の鮮やかな議論がある。例えば、「有害反応者」または「陰性反応者」は、ある時点で、急性の身体運動または身体トレーニングに反応して、明確な閾値以下（以上）の好ましくない反応を示す個人として定義されてきた。

さらに、「上」と「下」は、関心のある変数における特定の結果との相対的な参照が必要である。例えば、認知テストでは、「正解数」と「反応時間」（関心のある変数）によってパフォーマンスを運用することができる。一方、反応時間については、反応が速い方が有利である（反応者：下、非反応者：上）。

反応性のレベルをどのように分類するかについての議論が続いているにもかかわらず、急性の身体運動や身体トレーニングに対する反応の個人間の不均一性が、神経認知アウトカムで観察される個人間の不均一性に寄与しているのではないかという証拠がいくつかある。この証拠はで概説されている。

表1　個人間異質性・運動認知研究に関連する用語の定義の概要

∗ 「上」「下」は、関心のある変数の良好な結果に対する相対的なものであることに注意してほしい。

個人間の異質性と運動認知研究に関連する用語の定義
身体活動	「身体活動」とは、エネルギー消費量が約1.0 / 1.5 MET（代謝当量; 1 MET = 1 kcal（4,1​​84 kJ）×kg –1 ×h –1）を超える筋肉誘発性の身体運動です（Caspersen etal。 、 ; Ainsworth et al。  ; Budde et al。 ）。
体操	「身体運動」は、特定の、計画された、構造化された形態の身体活動であり（Caspersen et al。、 ; Howley  ; Budde et al。 ）時間的特性で（i）急性の身体運動（単一試合）および慢性的な身体運動（急性運動の繰り返しの試合）（Scheuer and Tipton、 ; Budde et al。 ）。
体育	「体力トレーニング」は、1つまたは複数のフィットネス次元で個々の能力を向上（または維持）することを目的として、計画的、構造化された目的のある方法で定期的に行われる慢性的な体操です（Scheuer and Tipton、 ; Caspersen etal。 、 ; Howley  ; Budde et al。  ; Herold et al。 a）。
外部負荷	「外部負荷」と影響要因（気候条件、設備、地盤条件など）は、内部特性に関係なく個人が完了した作業として定義される（Wallace et al。  ; Halson  ; Bourdon et al。  ; Burgess  ; Vanrenterghem et al。  ; McLaren et al。  ; Impellizzeri et al。 ）。
内部負荷	「内部負荷」は、影響を与える要因（気候条件、機器、地面の状態など）および実行された作業（外部負荷）に対する個々の急性の生体力学的、生理学的、および/または心理的反応として定義される（Wallace etal。  ; Halson  ; Bourdon et al。  ; Burgess  ; Vanrenterghem et al。  ; McLaren et al。  ; Impellizzeri et al。 ）。
用量	「用量」は一般に、運動変数（例、運動強度、運動時間、運動の種類）トレーニング変数（例、トレーニングセッションの頻度）およびトレーニング原則の適用の積として定義される（Wasfy and Baggish  ; Northey et al。  ; Solomon  ; Cabral et al。  ; Erickson et al。  ; Etnier et al。  ; Falck et al。  ; Ross et al。  ; Williams etal。 ）内部負荷の特定のマーカーを使用して操作可能にする必要がある。特定のマーカーは、望ましい変化を促進する生物学的プロセスに関与している必要がある（たとえば、乳酸→脳由来神経栄養因子（BDNF）→神経認知の変化）。
対応者	「レスポンダー」とは、特定の時点で、明確なしきい値を上回っている（∗を下回っている）関心のある変数の変化を示す個人である。
ノンレスポンダー	「非応答者」（または「応答しなかった個人」）は、特定の時点で、明確なしきい値を下回る（∗を超える）関心のある変数の変化を示す個人である。

例えば、認知テストのパフォーマンスでは、関心のある変数を「正解数」や「反応時間」で運用することができる。正解数」では、正解数が多い方が有利である。したがって、「反応者」とは、ある時点で関心のある変数に明確な閾値以上の変化を示す人であり、「非反応者」とは、ある時点で関心のある変数に明確な閾値以下の変化を示す人である。一方、反応時間については、反応が速い方が有利である。

したがって、ここでいう「反応者」とは、ある時点で、関心のある変数の変化が明確な閾値以下であることを示す個体であり、「非反応者」とは、ある時点で、関心のある変数の変化が明確な閾値以上であることを示す個体である。

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応答性の状態、脳の機能的・構造的変化、認知

以下では、急性持久力運動および持久力トレーニングを指すことにするのは、（i）神経進化論的な観点から、持久力能力（例えば、採食時のランニング）は、身体的および／または神経認知的なウェルファンクショニングを確保するために重要であるからである（ii）急性持久力運動および／または持久力トレーニングは、現在、運動認知研究の焦点となっている。; Stimpson et al ）（iii）持久力トレーニングは、脳の実質的な構造的変化を誘発するおよび（iv）持久力トレーニングは、レジスタンストレーニングよりも認知パフォーマンスにおいてより大きな利益を伴う。

急性期の身体運動

急性身体運動に関しては、個人のベースラインのワーキングメモリ機能が、非常に軽い～中程度の強度の急性持久力運動後のワーキングメモリパフォーマンスの変化と関連していることが観察された。

さらに、非常に軽い～中程度の強度の持久力運動を1回行った後に改善された認知パフォーマンスを示した反応者は、運動中に前頭前野の活性化のレベルが高いことが示された。この知見は、個人の反応性の状態によって末梢系だけでなく、中枢神経系そのものが影響を受けることを示唆している。

フィジカルトレーニング

20週間の持久力トレーニングプログラムに対する心肺体力。例として、Karavirta et al ）は、高齢者を対象に21週間の複合運動介入を行った後、CRFレベル（最大酸素摂取量（VO2max）で評価）が-8～42%の範囲で変化することを観察した。

持久力トレーニングへの応答におけるこのような個人間差はまた、神経可塑性において重要な役割を果たす神経栄養因子［例えば、脳由来神経栄養因子および認知（Erickson et al ;BrigadskiおよびLeßmann ;Leckie et al ）。

例えば、6週間の高強度持久力トレーニング後、非応答者よりもCRF[ピーク酸素摂取量（VO2ピーク）で評価]を大きく改善した応答者は、血清BDNFの有意に高い増加を示した。

この知見は、応答性の状態が神経可塑性および認知に関与する重要なメカニズムに影響を与えることを示唆している。特筆すべきは、CRFレベルが高いほど［主にVO2 max. 被験者によって達成可能な最高値）またはVO2ピーク］は、（i）若年成人におけるより良い認知パフォーマンスと関連している

軽度の認知障害を有する高齢者、高齢者における良好な脳機能的変化;およびおよび高齢者における良好な脳機能的変化。）;および（iii）高齢者およびアルツハイマー病患者における良好な脳構造変化。さらに、持久力トレーニングに応答して、VO2 max. iv）は若年成人における認知機能の改善を媒介し。

まとめると、CRFの測定値、脳機能と構造の測定値、認知パフォーマンスの測定値の間のこれらの関連性に基づいて（これらの相関関係は厳密に因果関係があるわけではないが）CRFの測定値における個人間の大きな不均一性も、他の要因の中で、持久力トレーニングに応答する神経認知の測定値における個人間の不均一性に寄与しているのではないかという仮説を立てることは、もっともらしいと思われる。しかし、これらの仮定の妥当性を明らかにするためには、さらなる研究が必要である。

運命の師匠？- 遺伝学とライフスタイルが個人間異質性にどのように寄与するか

運動および/または身体トレーニングに対する個人間の反応性、ひいてはアウトカムにおける個人間の不均一性は、修正不可能な要因（例えば、性別や遺伝子型）と修正可能な要因（例えば、栄養、社会的または認知的活動、運動処方など）の両方を含むいくつかのモデレーターによって引き起こされる。

性または遺伝子型および修正可能な因子（例えば、栄養、社会的または認知活動、運動処方）の両方を含む。注目すべきことに、これらの因子はまた、内因性因子（性別や遺伝子型などの個人に帰属する因子）と外因性因子（運動処方によって生成されるなどの外部入力に帰属する因子）に分類することができる。現在、性別や遺伝子型が最も多く調査されている。

これらの要因の中で、身体的転帰における個体間異質性のかなりの量（分散の約半分まで）が示されている）認知転帰）および脳構造転帰）は、遺伝学によって説明される。しかし、現在の証拠を考慮すると、CRFレベルが高いが「好ましくない」遺伝多型を有する人は、CRFレベルが低いが「好ましい」遺伝装備を有する人よりも有意に低いパフォーマンスをする必要がないので、生活様式因子は「遺伝的ハンディキャップ」を均等化する可能性がある。

これらの知見は、遺伝的ハンディキャップが他の要因によって打ち消され得ることを示唆し運動処方の個別化のために遺伝学を「過度に強調する」ことは逆効果であることを示唆している。

しかしながら、参加者の遺伝学的分析は、例えば、潜在的な反応者および非反応者の識別を助けることによって、急性の身体運動および／または身体トレーニングの個別化を支援するのに役立つことは間違いない。驚くべきことに、「グローバルな非応答者」が存在しないことも強調されている。

さらに、非反応性は、物理的運動および／または物理的トレーニングの用量を変更することによって最もよく打ち消すことができると想定される。後者は、物理的介入の用量自体が、（神経認知）アウトカムにおける観察された個体間異質性に有意に寄与していることを示唆している。

ドーズ（それ）とは何を意味するのか？

終末期の用量は文献では異なる定義であるが運動（-認知）研究では、急性期の運動を考慮する場合、「用量」は運動変数（例えば、運動強度、運動時間、運動の種類;表2参照）の積として一般的に言及されている。

トレーニング研究では、用量は、運動変数（例えば、運動強度、運動時間、運動の種類）トレーニング変数（例えば、トレーニングセッションの頻度）およびトレーニング変数（例えば、トレーニングセッションの頻度）の積として見ることができる。トレーニングセッションの頻度）およびトレーニング原理の適用。

逆に言えば、急性の身体運動研究では、運動変数を調整することによって用量を修正することができ、一方、身体トレーニング研究では、運動変数、トレーニング変数、およびトレーニング原理を考慮に入れなければならない（表2参照）。このような意図的な修正を運動処方の調整と呼ぶ。

表2 一般的な運動変数、トレーニング変数、トレーニング原理の概要

定義は、Stone et al ）Ratamess et al ）Campbell et al ）Winters-Stone et al ）Törpel et al ）を参考にしている。

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また、運動処方の文脈では、”外部負荷 “と “内部負荷 “という用語を明確にすることが不可欠である。外部負荷が影響因子（例えば、気候条件、用具、地面の状態）とともに定義されるのに対し、外部負荷は、内部特性とは無関係に個人が完了した作業と定義される

内部負荷は、影響因子および実行される作業に対する個人的および急性の生体力学的、生理学的、および／または心理学的応答（複数可）として定義される。内部負荷は外部負荷に対する個人および急性心理生理学的応答（s）によって特徴づけられるという内部負荷の定義によれば、内部負荷は外部負荷を修正することによって調整できるように見える。

しかし、運動強度などの運動変数は、外部負荷（例えば、時速10kmで走る）と内部負荷（例えば、最大心拍数60で走る）のどちらかのパラメータで運用できることを考えると、現在の用量の定義はかなり広いものになっている。

線量は、神経生物学的プロセスを誘発するために不可欠な因子であり、それはひいては神経可塑性および認知的変化につながるので、線量の適切な概念について合意することが極めて重要である。内部負荷のマーカーは（外部負荷のマーカーと比較して）測定がより困難である可能性があるが、我々は、特定のマーカーまたは内部負荷の特定のマーカーをプロキシとして使用することにより、線量を運用すべきであることを提案する。この仮定の2つの理由を以下に概説する。

内部負荷を線量の代理として用いるべき理由

（i）内部負荷が定義ごとに、与えられた外部負荷に対する個人および急性心理生理学的応答（s）に等しいことを考えると（ii）神経認知的変化がそのような異なる心理生理学的応答によって引き起こされることから、内部負荷が外部負荷よりも線量のより良いプロキシであると仮定することは合理的であるように思われる。

線量の代理として内部負荷の特定のマーカーが必要な理由

内部負荷の指標には、急性持久力運動および/または持久力トレーニングにおける運動強度を規定するために使用できるものがいくつかある [例: 酸素摂取量、心拍数、心拍変動 （HRV）]。

例えば、安静時または運動中の特定の時間帯における心拍変動（HRV）は、内部負荷の興味深いマーカーであり、HRV指標による内部負荷の定量化は段階的であり、個人のフィットネスレベルだけでなく、日々の準備状態や実際の健康状態も考慮に入れて行われるからである。さらに、安静時HRVは認知パフォーマンスと関連している。

しかしながら、現在、急性の身体運動および身体トレーニングが脳の可塑性および認知に及ぼす正の効果を説明するいくつかの仮説が文献に存在する。その中でも、最もよく知られている仮説の一つが「神経栄養仮説」であり、これは、身体的運動に応答して、生体がいくつかの神経化学物質（例えば、BDNFなどの神経栄養因子）を放出し、それによって神経可塑性が誘発され、認知機能の強化が促進されるという仮説である。

したがって、運動処方を個別化して調整するためには、神経栄養分子の変化に関連する内部負荷のマーカーまたはマーカーを使用することがより有望であると思われる。この点では、末梢血乳酸（例えば、筋肉からの）は血液脳関門を越えて脳にエネルギーを供給することができるので、末梢血乳酸のレベルは、内部負荷の有望なマーカーとなり得る。

したがって、血中乳酸の末梢レベルの相対的な変化が、高強度インターバル持久力運動後の認知パフォーマンスレベルと有意に相関していることは驚くべきことではない。神経可塑性に対する血中乳酸の重要な役割は、末梢血中乳酸レベルが末梢血清BDNFレベルと関連しているという知見によってさらに強調されている。

しかしながら、身体運動に応答してBDNF産生が増加する正確な分子メカニズムは完全には理解されていない（レビューについては、Jiménez-Maldonado et al を参照のこと）。脳内のBDNFは神経可塑性に関与しておりBDNFの血清レベルは、高強度持久力運動の急性発作後の認知パフォーマンスに直接リンクしていることが示されている。さらに、

（i）血清BDNFは、1年間の有酸素持久力トレーニング後の認知機能の改善を媒介する、

（ii）1年間の有酸素持久力トレーニングに応答してより大きい血清BDNF濃度の変化は、海馬体積の変化と関連している

（iii）血清BDNFのレベルの低下は、海馬体積の減少およびより悪い記憶力のパフォーマンスと関連している。

まとめると、末梢血乳酸値のような特異的なマーカーや内部負荷の特異的なマーカーが、投与量の有望なプロキシであるように思われる。しかし、神経可塑性や認知に関して、身体運動や身体トレーニングの用量に最適なマーカーはまだ発見されていない。

パーソナルになる-運動処方を個別化するには？

急性期の身体運動に対する心理生理学的反応における（i）個人間の大きな不均一性、および（ii）身体トレーニングに対する長期的な適応性に基づいて、これらを特定の人の特性およびニーズに合わせて調整することが、その効率を最大化するのに十分に適していると想定される。急性身体運動および／または身体トレーニングのそのような個別化は、運動処方箋が、それは、用量（特定のマーカーまたは内部負荷の特定のマーカーによって客観化される;前節および図1Aを参照のこと）に影響を与える。

この記事では、すべての運動変数、トレーニング変数、およびトレーニング原理について完全に議論することは、この記事の範囲を超えているため、私たちの考えを実践的な用語で説明するために、運動強度に焦点を当てている。

前節で概説したように、運動強度を規定するためには、特定の運動を行う際に速度などの外部負荷のパラメータを使用するのではなく、内部負荷のマーカーを使用することが好ましい。したがって、酸素摂取量または心拍数の最大達成可能値の固定パーセンテージのような伝統的な内部負荷のマーカーがしばしば使用される。

酸素取り込みまたは心拍数の最大達成可能値の固定パーセンテージを使用することは、内部負荷の他のマーカー（例えば、末梢血乳酸によって客観化された代謝応答）においてかなりの量の個体間不均一性を伴う。代謝反応（例えば、末梢血乳酸値）は、神経形成過程および認知変化を誘発する用量の代理となる可能性が高い内部負荷の特異的なマーカーを構成する（「用量の代理として内部負荷の特異的なマーカーが必要な理由」を参照）。したがって、従来の運動処方では、内部負荷のマーカーによって明らかになる線量は個人によって大きく異なる。

このことが、他の要因の中でも特に、神経認知アウトカムにおける観察される個人間の不均一性につながる可能性がある（図1Bを参照）。その結果、各個人に同程度の用量が提供されることを確実にするアプローチ（例えば、末梢血乳酸値が同程度のレベルであることを確実にするように適合した運動処方）は、神経認知アウトカムに関する個人間の不均一性を低下させる可能性がある。

したがって、このようなアプローチは運動認知研究において有利である（図1参照）。この文脈では、個人の代謝（または呼吸）反応に基づく個人の閾値概念（有酸素閾値および嫌気閾値）を、個人の初期の運動強度を決定するために使用することができる。

しかし、持久力運動や持久力トレーニングに閾値に基づく運動処方を適用することには強い理論的根拠があるが、そのような個々の閾値を決定することの難しさと落とし穴が、多くの研究者が最大値の相対的なパーセンテージに基づく運動強度処方を支持し続けている理由を説明しているかもしれない。

我々の仮定は、考えられる神経生物学的メカニズムについては十分な根拠があるが、それらはほとんどが理論的なものであり、したがって、例えば、神経可塑性と認知に関して、従来の運動処方と適応された運動処方を比較する更なる研究が早急に必要である。

図1

（A）運動処方が投与量に与える影響と個人の反応性（反応者と非反応者）を、改善の程度（神経認知アウトカムの改善度が高く、神経認知アウトカムの改善度が低い）を想定して模式的に示したものである。赤線の点線は、適切な運動処方箋を用いることで、非反応者を反応者に変えることができることを示している。図の（B）では、負荷、用量、個々の反応、それに伴うアウトカムの不均一性について、「従来型の運動処方」と「適応型の運動処方」の違いを図示している。”は、その後の神経生物学的プロセスについての「＊＊」を示す。図の一部（C）では、身体活動（身体運動やフィジカルトレーニングを含む）が認知パフォーマンスに影響を与えうる複数のレベルを示している（Stillman er al）。 “#”は、脳がアウトカム、メディエーター、または予測因子として見られる可能性があることを示している。”a “は、脳の構造的・機能的変化、社会感情的変化、認知的変化がどのように絡み合っているのか、いくつかの可能性があることを示している。

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進歩には限界がないわけではない

すべての運動変数、トレーニング変数、トレーニング原理、運動と認知の相互作用に影響を与える要因を網羅的に記述し、議論するために必要な記述のレベルと詳細は、本稿の範囲と意図をはるかに超えているため、我々の仮定はまだ不完全なままである。サイクリングケイデンス）や、感情反応（楽しみや期待など）などの心理的要因などの他の運動関連要因は考慮されていないため、我々の仮定はまだ不完全である。それにもかかわらず、

（i）急性の身体運動および／または身体トレーニング、神経生物学的プロセス（例えば、神経可塑性）および認知的変化との間の用量反応関係に関する我々の知識がまだ限られていることを考えると

（ii）末梢血乳酸値が内部負荷の確立されたマーカーを構成すること

（iii）末梢血乳酸値が携帯機器によって容易に定量化可能であることから、末梢血乳酸値を用量の代理として使用することは、合理的な出発点であるように思われる。

それにもかかわらず、乳酸塩モニタリングは、（i）採血を必要とし、これは日常診療では実用的ではない可能性があり、（ii）運動強度を処方するために個人のしきい値を計算するために等級化された運動テストを必要とするという欠点に悩まされている。

第1の異議に関しては、筋近赤外分光法を用いて臨界生理学的閾値（例えば、乳酸閾値）を非侵襲的に決定する新しい方法が、日常の実践においてより適切なアプローチを構成する可能性があるが、これはまだ調査されていない。第二の異議に関しては、等級付き運動テストは比較的複雑で時間がかかること、運動強度は特定の式（例えば、目標心拍数を決定するためのKarvonen式）を使用することでより容易に決定できることに言及する価値がある。しかしながら、現在、運動強度は特定の式によって正確に予測することができないためそして心拍数の最大達成可能値の固定パーセンテージは、代謝反応（例えば、血中乳酸）におけるかなりの量の個人間不均一性をもたらし、これは神経認知アウトカムにおける個人間不均一性に少なくとも部分的に寄与していると考えられている（前のセクションを参照）。

それでも、末梢血乳酸濃度が血清BDNF濃度と関連しているとしても（Ferris et al ;Schiffer et al 年）運動処方と（血清）BDNF濃度との間の用量反応関係を調べるためには、さらなる研究が必要であろう。BDNF放出はまた、いくつかの他の非修飾可能な因子または運動関連の非修飾可能な因子、例えば、睡眠または栄養によっても影響されるので、BDNF放出は、神経症状に影響を与えることが知られている（例えば、性別 ）。）で、一般的に神経可塑性に影響を及ぼすことが知られている（例えば、睡眠、または栄養、）ので、これらの因子は、更なる研究において慎重にモニターされるべきである。

さらに、最適用量に関しては、脳活動の違い（例えば、機能的近赤外分光法によって測定される）が（ii）運動変数の変化（例えば、運動強度）に敏感であるため、中枢神経系自体の状態（例えば、運動中の脳活動）に直接関連する内部負荷のマーカーを収集することが有用であり得る。運動強度）の変化に敏感である

（iii）認知タスクによって提示される要求に敏感である（Herff et al ; Fishburn et al ; Causse et al ）または運動タスク（iv）および運動（-認知）タスクのパフォーマンス向上と関連している。したがって、中枢神経系の活性化を評価する内部負荷のマーカーは、「複雑さ」（運動によって課せられる神経認知的要求として定義される）を定量化するのに役立つ可能性があり、これは、急性の身体運動および身体トレーニングへの応答における神経認知的変化に関しても重要な変数である。しかし、運動中の脳活性化を測定することは、運動と認知の相互作用を一般的に理解し、特に個人間のばらつきを理解する上で大きな可能性を提供する一方で、脳活性化の測定値が運動処方の指針となる前に、この分野の将来の研究が強く必要とされている。

さらに、基礎研究の疑問（例えば、末梢血中乳酸放出と神経認知の変化は運動強度の関数か）に答えるためには、従来の運動処方の個別化が必要かもしれないが、適応した運動処方を用いた個別化は、運動認知研究のさらなる洞察につながる可能性があることを強調したいと思う（例えば、個人間で末梢血中乳酸放出の同等の変化を達成するために運動強度をどのように適応させるか、そしてそれが神経認知にどのように影響するか）。

おわりに

本論文の目的は、本質的には、運動認知研究における線量の定義をより明確にするための示唆を提供し、線量の個人間変動が神経認知アウトカムにおける個人間の不均一性にどのように寄与しているかについてのエビデンスを提示することである。

我々は、急性期の運動および/または物理的トレーニングの用量は、内部負荷の特定のマーカー（または特定のマーカー）によって運用されるべきであることを提案する。

外部負荷を慎重に調整することで運動処方を修正することで、個人間で同等の用量を達成することができる（図1A,B参照）。将来的には、比較可能な用量を誘導する運動処方が、異なるレベルの分析および脳の異なる側面（Stillman and Erickson ;図1C参照）でのアウトカム変数を考慮した個体間の不均一性を低下させる可能性があるかどうかを調査することが強く奨励されている。

最後に、同程度の用量が神経認知アウトカムにどのように影響するかを理解することは、個人の神経認知アウトカムに関して最大の利益を得るためにはどの用量が最適であるかを特定するための重要なステップである。