認知症・アルツハイマー病への運動効果 研究のまとめ

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認知症・アルツハイマー病への運動効果

はじめに

運動の認知機能への効果(健康効果ではなく)を調べてみた。

 

PubMedで運動と認知機能の研究を調べると一万件ヒット…

運動と認知症の関連研究だけでも2000件…

そういうわけで?システマティックレビューを中心にピックアップしてみた。

システマティックレビュー研究も100件以上あるので、それぞれのシステマティックレビューも他の研究の総括のようなものが多かったりする。

認知症

認知症予防研究

Physical Activity, Including Walking, and Cognitive Function in Older Women - PubMed
Long-term regular physical activity, including walking, is associated with significantly better cognitive function and less cognitive decline in older women.

歩行を含む長期的な身体活動が高い(上位20%)高齢者は身体活動が低い(下位20%)の高齢者と比べ認知症リスクが20%低い。

Physical Activity, Including Walking, and Cognitive Function in Older Women - PubMed
Long-term regular physical activity, including walking, is associated with significantly better cognitive function and less cognitive decline in older women.

退職後の男性で、低い身体活動を維持した下位25%のグループは認知機能低下率が3.6倍強い。運動の持続時間と強度の減少により認知低下がより促進する。

Physical Activity in Relation to Cognitive Decline in Elderly Men: The FINE Study - PubMed
Even in old age, participation in activities with at least a medium-low intensity may postpone cognitive decline. Moreover, a decrease in duration or intensity
3.2km以上の歩行

一日1マイル(1.6km)未満の歩行者は、1日2マイル以上歩いた男性と比較して、認知症発症リスクが1.7~1.8倍高かった。

Walking and Dementia in Physically Capable Elderly Men - PubMed
Findings suggest that walking is associated with a reduced risk of dementia. Promoting active lifestyles in physically capable men could help late-life cognitiv

 

認知症患者への介入研究

歩行プログラム

24週間歩行プログラムに参加の認知症患者(n = 138)、対照群は教育と通常のケア。

歩行プログラムに参加した被験者は、アルツハイマー病評価尺度 – 認知サブスケールの測定で、全体的な認知機能において穏やかな改善を示した。

女性に大きな効果

6ヶ月間の高強度運動プログラム(心拍75〜85%)軽度認知障害患者(n = 29)は、ストレッチ群と比較して実行機能の改善を示す。

この効果は女性の方が大きく、男性は実行機能のテストのうち一つだけ改善効果を示した。

Aerobic Exercise and Neurocognitive Performance: A Meta-Analytic Review of Randomized Controlled Trials - PubMed
Aerobic exercise training is associated with modest improvements in attention and processing speed, executive function, and memory, although the effects of exer
認知機能、即時記憶、言語能力の改善

軽度認知障害の高齢者(n = 50)1日90分、週2回 12ヶ月間のグループ運動プログラムの効果

運動群の参加者は、対照群と比較して認知機能、即時記憶、言語能力の改善を示した。

Effects of Aerobic Exercise on Mild Cognitive Impairment: A Controlled Trial - PubMed
This study provides support, using rigorous controlled methodology, for a potent nonpharmacologic intervention that improves executive control processes for old
有酸素運動単独と有酸素運動+メンタルエクササイズに差はない

記憶に問題のある非活動的な高齢者メンバー(n=126)による12週間/週3回の有酸素運動単独、または有酸素運動とメンタルエクササイズの組み合わせ。

各グループとも認知機能に有意な改善示した。それぞれの介入グループの改善に有意な違いはなかった。

Can Participation in Mental and Physical Activity Protect Cognition in Old Age?: Comment on "The Mental Activity and eXercise (MAX) Trial: A Randomized Controlled Trial to Enhance Cognitive Function in Older Adults" - PubMed
Can Participation in Mental and Physical Activity Protect Cognition in Old Age?: Comment on "The Mental Activity and eXercise (MAX) Trial: A Randomized Controll
歩行運動での改善

高齢認知症患者への歩行運動による認知機能への影響、15週間の身体活動プログラム後認知機能評価試験ERFCスコアが対照群と比べ有意に改善。

運動はApoE4遺伝子キャリアにとって、特に有益

Exercise Counteracts Declining Hippocampal Function in Aging and Alzheimer's Disease - PubMed
Alzheimer's disease (AD) afflicts more than 5.4 million Americans and ranks as the most common type of dementia (Thies and Bleiler, 2011), yet effective pharmac

有酸素運動

DLPFC(背外側前頭前野)

有酸素運動は高齢者の背側前頭前野

有酸素運動は高齢者の海馬の容積と関連する。

図2

VO2ピークの増加に伴い、海馬体積が増加すること示す。

Aerobic Fitness Is Associated With Hippocampal Volume in Elderly Humans - PubMed
Deterioration of the hippocampus occurs in elderly individuals with and without dementia, yet individual variation exists in the degree and rate of hippocampal
有酸素運動による海馬の回復

有酸素運動は高齢者の海馬容積の加齢による損失を1~2年後逆転させた。

画像、イラストなどを保持する外部ファイル。オブジェクト名はpnas.1015950108fig01.jpgです。

Exercise Training Increases Size of Hippocampus and Improves Memory - PubMed
The hippocampus shrinks in late adulthood, leading to impaired memory and increased risk for dementia. Hippocampal and medial temporal lobe volumes are larger i
有酸素運動の認知機能改善効果は心血管改善への影響

メタアナリシス 有酸素運動は、認知機能の特定の部分というよりも認知機能全体を改善する。

トレーニング期間直後の認知能力改善は、灰白質の変化によるものではなく、心血管の変化に依存した可能性がある。

海馬は有酸素運動に敏感に反応して増加する。

皮質の変化、脳の機能的な接続の変化への影響は6ヶ月で傾向があらわれるが、有意差が生じるのは12ヶ月後。

Aerobic Exercise Intervention, Cognitive Performance, and Brain Structure: Results from the Physical Influences on Brain in Aging (PHIBRA) Study
Studies have shown that aerobic exercise has the potential to improve cognition and reduce brain atrophy in older adults. However, the literature is equivocal w
週5回で認知機能予防効果が最大化

運動のタイプ、頻度、期間の複合変数で30分以上の有酸素運動を週3回以上する高強度運動グループで、認知低下の緩和に関連があった。

週5回以上では高強度の運動、低強度運動両方のグループに認知機能の低下予防効果が示された。

Exercise Level and Cognitive Decline: The MoVIES Project - PubMed
Growing evidence suggests that physical exercise may be protective against cognitive impairment and decline. A prospective study of a representative rural commu
高齢者の有酸素運動は若者より認知機能改善効果が高い

メタアナリシス 横断研究では高齢者の心肺能力と認知機能と関連は若者よりも強い

縦断研究では、あらゆるタイプの身体活動に週一回以上参加している高齢者は認知低下が少ない。

実行機能への効果は、有酸素運動グループのみに観察される。

週3回の中強度または高強度の筋力トレーニングは高齢者の記憶能力および口頭での概念形成能力を改善を示した。

筋肉の強さとアルツハイマー病リスクの低下、認知機能低下速度との間には相関がある。

A Review of the Effects of Physical Activity and Exercise on Cognitive and Brain Functions in Older Adults
Studies supporting the notion that physical activity and exercise can help alleviate the negative impact of age on the body and the mind abound. This literature
ACSMガイドライン(2009)

・中等度有酸素運動 30分/回、 5日以上/週、合計150分以上/週

または

・高強度の有酸素運動 一回20分、3日/週 合計60分/週

高強度有酸素運動は70%以上のVO2maxが必要。

3分低強度、3分高強度の運動が、60分持続的なペースのウォーキングよりもVO2max能力を高め、2型糖尿病患者の血糖コントロールを改善する。

Physical exercise and cognitive performance in the elderly: current perspectives
In an aging population with increasing incidence of dementia and cognitive impairment, strategies are needed to slow age-related decline and reduce disease-rela
有酸素運動中の主観的なきつさと心拍数は一致しない

有酸素運動トレーニングの研究において、心拍数と主観的な評価がこれまで用いられてきた。ボルグ評価感情(RPE)尺度は、広く使用されており、認知障害のない被験者においては心拍数、呼吸不快感など、有酸素運動の強度と強く相関する。

しかし、進行性のアルツハイマー病を有する高齢の男性を対象としたパイロット研究においては、低強度~中強度の有酸素運動時の心拍数と主観的運動強度の報告には中程度の相関しか見出されなかった。

Correlating Heart Rate and Perceived Exertion during Aerobic Exercise in Alzheimer’s Disease
Older adults reap many health benefits from aerobic exercise training; however, little is known about how to monitor training responses in older adults with Alz

Aerobic Exercise and Neurocognitive Performance: A Meta-Analytic Review of Randomized Controlled Trials - PubMed
Aerobic exercise training is associated with modest improvements in attention and processing speed, executive function, and memory, although the effects of exer

オープンスキルとクローズドスキル

運動にはオープンスキルとクローズドスキルの2つのモードがある。

オープンスキルでは、卓球やバトミントンなど環境が流動的であり、敵の動きを予測するために様々な認知負荷と運動調整が要求される。

クローズドスキルは、ランニングやサイクリングなど、予測が可能な安定した環境の中で個人のペースで実行される。

Benefits of Sports Participation for Executive Function in Disabled Athletes - PubMed
We investigated the effect of sports activity on physically-disabled individuals using behavioral and electrophysiological techniques. Visual go/no-go discrimin

近年の研究から、オープンスキルを必要とする運動(有酸素運動)が、クローズドスキルによる運動と比較して高齢者の神経栄養因子活性化をより増加させ認知機能に異なる改善効果をを与えるいくつかの証拠が示されてきている。

Open- and Closed-Skill Exercise Interventions Produce Different Neurocognitive Effects on Executive Functions in the Elderly: A 6-Month Randomized, Controlled Trial
This study aimed to explore the effects of open- and closed-skill exercise interventions on the neurocognitive performance of executive functions in the elderly

オープンスキルの運動は、注意、タスクの切り替え、抑制に関与する前頭前野に、クローズドスキルの運動より多くの領域に影響を与える。

クローズドスキルの運動は海馬、記憶に対してより効果的である。

Cross-frequency Coupling Supports Multi-Item Working Memory in the Human Hippocampus - PubMed
Recent findings indicate that the hippocampus supports not only long-term memory encoding but also plays a role in working memory (WM) maintenance of multiple i
Circuit train your brain
Whether you need to focus better, improve your memory or curb unwanted cravings, specific exercise regimes can fine-tune your mind. Teal Burrell repor…
Relationships of Peripheral IGF-1, VEGF and BDNF Levels to Exercise-Related Changes in Memory, Hippocampal Perfusion and Volumes in Older Adults - PubMed
Animal models point towards a key role of brain-derived neurotrophic factor (BDNF), insulin-like growth factor-I (IGF-I) and vascular endothelial growth factor
Open- and Closed-Skill Exercise Interventions Produce Different Neurocognitive Effects on Executive Functions in the Elderly: A 6-Month Randomized, Controlled Trial
This study aimed to explore the effects of open- and closed-skill exercise interventions on the neurocognitive performance of executive functions in the elderly
Exercise Training Increases Size of Hippocampus and Improves Memory - PubMed
The hippocampus shrinks in late adulthood, leading to impaired memory and increased risk for dementia. Hippocampal and medial temporal lobe volumes are larger i
The Influence of Aerobic Fitness on Cerebral White Matter Integrity and Cognitive Function in Older Adults: Results of a One-Year Exercise Intervention - PubMed
Cerebral white matter (WM) degeneration occurs with increasing age and is associated with declining cognitive function. Research has shown that cardiorespirator

筋力トレーニング

週3回 高齢女性 最大重量の60~75%×10回×3セット

12週間後、上体強度58%、下体強度68%、認知能力(MoCAテスト)19% の有意な増加

The effects of strength training on cognitive performance in elderly women
Aging is a degenerative process marked by recognized functional, physiological, and metabolic impairments, such as dynapenia and diminished cognitive capacity.

身体的な脆弱性(握力、歩行時間速度、体組性、疲労)は、軽度認知障害(MCI)のリスクおよび加齢による認知低下の急速な速度と関連している。

Physical Frailty Is Associated With Incident Mild Cognitive Impairment in Community-Based Older Persons - PubMed
Physical frailty is associated with risk of MCI and a rapid rate of cognitive decline in aging.

筋力トレーニング 正常な高齢者 24週間(n=63)最大筋力の50-80パーセントで上部下部の身体をトレーニング、いくつかの認知領域において改善が見られた。IGF-1レベルが増加。

The Impact of Resistance Exercise on the Cognitive Function of the Elderly - PubMed
Moderate- and high-intensity resistance exercise programs had equally beneficial effects on cognitive functioning.
12ヶ月の訓練によって注意力、解決能力が改善

比較対象無作為化 高齢の女性(n = 155)の筋力トレーニングプログラム

毎週1-2回の筋力トレーニングプログラムに参加した女性は、選択的注意と解決能力を含む実行機能テストのパフォーマンスが改善。

筋力トレーニンググループの認知能力は6ヶ月の訓練後では改善を示さず、12ヶ月の訓練後に有意に改善を示した。

Resistance Training and Executive Functions: A 12-month Randomized Controlled Trial - PubMed
clinicaltrials.gov Identifier: NCT00426881.

高齢女性 週2回の筋力トレーニング 皮質の2つの領域、すなわち左中頭側回の前部および左前側脊柱の外側領域がMRI測定によって血流の改善、作業成績ともに改善を示した。

週一回のグループでは行動能力、および皮質の血流活性ともに応答を示さなかった。

Resistance Training and Functional Plasticity of the Aging Brain: A 12-month Randomized Controlled Trial - PubMed
Maintaining functional plasticity of the cortex is essential for healthy aging and aerobic exercise may be an effective behavioral intervention to promote funct

・健康な初心者1RMの60~80%

・虚弱な人は1RMの40~50%/15-20回

2~3セット/一種目、セット間の休憩2~3分間、48~72時間の回復期間

バランス、アジリティー(俊敏さ)、コーディネーションを含む運動を行うべき

最後にストレッチで終了すること。

American College of Sports Medicine Position Stand. Quantity and Quality of Exercise for Developing and Maintaining Cardiorespiratory, Musculoskeletal, and Neuromotor Fitness in Apparently Healthy Adults: Guidance for Prescribing Exercise - PubMed
The purpose of this Position Stand is to provide guidance to professionals who counsel and prescribe individualized exercise to apparently healthy adults of all
Physical exercise and cognitive performance in the elderly: current perspectives
In an aging population with increasing incidence of dementia and cognitive impairment, strategies are needed to slow age-related decline and reduce disease-rela

運動の組み合わせ

29件のメタアナリシス 有酸素運動訓練は注意力、処理速度、課題遂行能力、控えめな記憶の改善と幅広く中程度の影響を与える。しかし作業記憶への影響は低い。

有酸素運動と筋力トレーニングプログラムの組み合わせなど、多成分運動介入が認知機能に大きな影響を与え、作業記憶を向上させる。

Aerobic Exercise and Neurocognitive Performance: A Meta-Analytic Review of Randomized Controlled Trials - PubMed
Aerobic exercise training is associated with modest improvements in attention and processing speed, executive function, and memory, although the effects of exer
強度があることでエクササイズの組み合わせ効果は発揮する

エアロビックフィットネス(有酸素フィットネス)の認知機能改善効果へのメタアナリシス研究 18の介入研究を分析したところ、フィットネス効果の大きさは十分な強度があり選択的にフィットネスプログラムを実行することで利益を最大化させることができる。

その他トレーニング介入期間、トレーニングのタイプ、セッション時間、性別など多くの要因によってもフィットネス効果に影響を与えた。

Fitness Effects on the Cognitive Function of Older Adults: A Meta-Analytic Study - PubMed
A meta-analytic study was conducted to examine the hypothesis that aerobic fitness training enhances the cognitive vitality of healthy but sedentary older adult
組み合わせ運動によるBDNF増加の相乗効果

急性レジスタンストレーニングとHIITの組み合わせは、それらの単独の運動よりも、運動をしない肥満成人のBDNFなどの神経栄養因子を増加させる。

Acute Effects of High Intensity, Resistance, or Combined Protocol on the Increase of Level of Neurotrophic Factors in Physically Inactive Overweight Adults: The BrainFit Study
The purpose of this study was to compare the neurotrophic factor response following one session of high-intensity exercise, resistance training or both in a coh
組み合わせエクササイズによって注意力と作業記憶力が改善

メタアナリシス 有酸素運動だけでは作業記憶能力は向上しない。イメージング研究では背側前頭前野の容積変化が示されていない。

有酸素運動と筋力トレーニングを組み合わせた介入が有酸素運動のみよりも注意力と作業記憶を改善した。併用療法

有酸素運動は、健常な成人の認知能力の中程度の改善をもたらす。

より長い介入試験では、注意力、処理速度の向上が見られたが、軽度認知障害を有する被験者では記憶に大きな改善を示す傾向があった。

Aerobic Exercise and Neurocognitive Performance: a Meta-Analytic Review of Randomized Controlled Trials
Although the effects of exercise on neurocognition have been the subject of several previous reviews and meta-analyses, they have been hampered by methodologica
Can Exercise Improve Cognitive Symptoms of Alzheimer's Disease?
Objectives To examine the effects of exercise training on cognitive function in individuals at risk of or diagnosed with Alzheimer's disease (AD). Design Met
性差 BDNFの上昇は男性で有利

12週間の混合低負荷トレーニング(LOW +)により、高齢男性の循環BDNFが大幅に増加することが示された。

High Versus Low Load Resistance Training: The Effect of 24 Weeks Detraining on Serum Brain Derived-Neurotrophic Factor (BDNF) in Older Adults - PubMed
Our results show that a 12-weeks LOW+ resistance exercise increases circulating BDNF in older male subjects but that this reduces back to baseline levels after

歩行・ウォーキング

歩行運動

脳の機能的改善には12ヶ月が必要

ランダム化介入試験 運動(歩行)訓練した高齢者のグループの訓練時間は6ヶ月では有意な効果は現れず、12ヶ月後に脳の機能的連結(fMRI)に有意な効果が生じた。

Plasticity of Brain Networks in a Randomized Intervention Trial of Exercise Training in Older Adults - PubMed
Research has shown the human brain is organized into separable functional networks during rest and varied states of cognition, and that aging is associated with
運動による神経学的改善には閾値効果が必要

高齢者44人 12ヶ月の縦断研究 週3回 45分/回 歩行有酸素運動

神経生理学的効果は広範囲に及んだが、行動レベルでは効果は弱かった。

神経生理学的変化と認知的変化との間には直線的な対応関係はないと推定される。

むしろ、神経生理学的変化は、構造的/機能的変化の特定の閾値が凌駕された場合にのみ、行動レベルでの観察が可能になる。(Cabeza、

これは、身体運動のポジティブな効果は脳活動の変化として現れるといえるが、そのことが必ずしも認知能力の変化として同時に観察できなければならないというわけではない。

Cardiovascular and Coordination Training Differentially Improve Cognitive Performance and Neural Processing in Older Adults - PubMed
Recent studies revealed a positive influence of physical activity on cognitive functioning in older adults. Studies that investigate the behavioral and neurophy

 

歩行速度

歩行速度の遅さは認知機能低下の予測指標

歩行速度の低い下位25%の参加者は、有意な認知低下(MMSE3ポイントの下落)する可能性が高かった。歩行速度は将来の認知障害予測の良い予測因子。

高速歩行速度が1.3m/秒(時速4.68km)を下回ると認知低下リスク(SCD)は3倍以上高まる。

Gait speed under varied challenges and cognitive decline in older persons: a prospective study
Objective: to examine whether usual gait speed, fast gait speed or speed while walking with a cognitive or neuromuscular challenge predicts evolving cognitive d
歩行時間よりも歩行速度が認知能力と関連

歩行速度の低下(と、それに伴う歩行時間の長さ)は、低い認知能力と強く相関する。

認知能力が良好な場合、歩行時間は認知能力の弱い指標だが、認知能力があまり高くない場合、歩行時間と認知能力との関係が強いことが示唆される。

「walking cognitive performance ncbi 」の画像検索結果

 

Gait Velocity Is an Indicator of Cognitive Performance in Healthy Middle-Aged Adults
Psychomotor retardation, especially motor and cognitive slowing down, has been described many times in the elderly but to our knowledge, has never been examined

 

歩行の複雑性

変動性・フェーズ(歩行周期)・タンデム

歩行の7つ要因 リズム、変動、フェーズ(歩行周期)、ペース、旋回歩行、タンデム歩行、サポートベース

年齢の高さは悪い歩行と関連し、変動性、フェーズ(歩行周期)、タンデムにもっとも強い関連性を示す。

Redirecting
歩行速度と実行機能の関係は複雑な歩行で大きな差に

複雑な歩行タスク 物を拾う、大荷物の持ち上げ、障害物歩行、参照しながらの歩行

障害物歩行、物を拾う歩行では、実行機能の低下を示す参加者の歩行速度が、優れた実行機能を示す参加者よりも遅い歩行速度となった。

Association of Executive Function and Performance of Dual-Task Physical Tests Among Older Adults: Analyses From the InChianti Study - PubMed
poor executive function is associated with measures of gait, including specific challenges. Overall, the results showed that the cost associated with the additi

 

課題を伴った歩行 コグニサイズ

縦断研究 身体活動の強度、持続時間よりも、平均強度と活動の変化が、総合的な認知機能と有意に関連していた。

Intensity, but Not Duration, of Physical Activities Is Related to Cognitive Function - PubMed
Average intensity of weekly physical activities and variation in activities are positively and significantly associated with cognitive performance on processing

作業を伴う複雑な歩行を行った時に認知レベルへの影響が示唆された。

Gait Velocity Is an Indicator of Cognitive Performance in Healthy Middle-Aged Adults
Psychomotor retardation, especially motor and cognitive slowing down, has been described many times in the elderly but to our knowledge, has never been examined
コグニサイズのデメリット

歩行中に認知課題が組み込まれる場合、歩行タスクの認知要求は増加せず認知的リソースが分割される。そのことによって認知的な柔軟性を損なうかもしれない。

Selective Lesions of the Nucleus Basalis Magnocellularis Impair Cognitive Flexibility - PubMed
The authors tested the hypothesis that the cholinergic nucleus basalis magnocellularis (NBM) is involved in solving problems requiring cognitive flexibility. Ra

 

 

運動の要素

運動活動量の効果

高レベルの身体活動

身体活動量が最も高いレベルで神経変性疾患リスクが最も低い。

高レベルの身体活動は、認知症のリスクを28%低下させ、アルツハイマー病を45%減少させる。

Physical Activity and Risk of Neurodegenerative Disease: A Systematic Review of Prospective Evidence - PubMed
Our results suggest that physical activity is inversely associated with risk of dementia. Future studies should examine the optimal dose of physical activity to
一日60分

10年間の縦断研究 一日あたりの運動活動量60分を切るととMMSEが平均1.7ポイント低下、活動的な男性よりも2.6倍早い認知機能の低下。

Physical Activity in Relation to Cognitive Decline in Elderly Men: The FINE Study - PubMed
Even in old age, participation in activities with at least a medium-low intensity may postpone cognitive decline. Moreover, a decrease in duration or intensity
中等度の運動は激しい運動と同じ効果

中等度の運動は軽度認知障害リスクを39%低下させる。

激しい運動にも保護的な効果が示唆されたが、有意差はつかなかった。

Physical Exercise, Aging, and Mild Cognitive Impairment: A Population-Based Study - PubMed
In this population-based case-control study, any frequency of moderate exercise performed in midlife or late life was associated with a reduced odds of having M

低い運動量、高い運動量の両方で認知低下と負の関連があった。

30分以上週三回の運動

Exercise Level and Cognitive Decline: The MoVIES Project - PubMed
Growing evidence suggests that physical exercise may be protective against cognitive impairment and decline. A prospective study of a representative rural commu

 

自発的運動の効果

 

1 規則的な運動を楽しくすることに焦点をあてる

好きなアイスクリームを買いにいくためなど、報酬を考える。

2 努力と計画が必要

Exercise Interventions for Dementia and Cognitive Impairment: The Seattle Protocols - PubMed
Research evidence strongly suggests that increased physical exercise may not only improve physical function in older adults but may also improve mood and slow t

自発的運動が、シナプス調節およびシグナル伝達のカテゴリーに属する遺伝子の発現を上昇させる。

Voluntary Exercise Increases Axonal Regeneration From Sensory Neurons - PubMed
Recent advances in understanding the role of neurotrophins on activity-dependent plasticity have provided insight into how behavior can affect specific aspects

自発的な運動により感覚情報処理が必要とされるとき、左尾状部のrCBF、前胸部、左補助運動領域(SMA)、右頭頂下皮質、左傍海馬回などの脳の中心部位活性が増加する。

Brain activations during motor imagery of locomotor‐related tasks: A PET study
Positron emission tomography (PET) was used to study the involvement of supraspinal structures in human locomotion. Six right‐handed adults were scanned in four

 

運動効果の持続性

運動の効果は、一度得るとやめてもしばらくの間脳回路に何らかの形で保存されている。

BDNFの利用可能性は1~2週間上昇を示す。3~4週間で戻る。

Exercise and Time-Dependent Benefits to Learning and Memory - PubMed
While it is well established that exercise can improve cognitive performance, it is unclear how long these benefits endure after exercise has ended. Accordingly

毎日および隔日の運動はBDNFを増加させ、3ヶ月後運動が終了しても数日間は上昇したままであった。

さらに運動をしない動物ではBDNF誘導に数週間必要だが、運動を経験した動物では2週間運動を休止した後運動を再開した際、急速にBDNFが上昇した。分子がBDNF誘発の記憶をしている可能性。

Exercise Primes a Molecular Memory for Brain-Derived Neurotrophic Factor Protein Induction in the Rat Hippocampus - PubMed
Exercise is an important facet of behavior that enhances brain health and function. Increased expression of the plasticity molecule brain-derived neurotrophic f

 

運動と相互作用する要素

運動と食事の相互作用

図14

The Influence of Exercise on Cognitive Abilities
Scientific evidence based on neuroimaging approaches over the last decade has demonstrated the efficacy of physical activity improving cognitive health across t

DHAはシナプス可塑性および認知機能への運動効果を高める。

Epigenetic Regulation of Neural Gene Expression and Neuronal Function - PubMed
The development and function of the CNS requires accurate gene transcription control in response to proper environmental signals. Epigenetic mechanisms, includi

 

図16

The Influence of Exercise on Cognitive Abilities
Scientific evidence based on neuroimaging approaches over the last decade has demonstrated the efficacy of physical activity improving cognitive health across t

運動とDHAの認知機能改善効果

運動がDHAと相互作用して、軸索成長、シナプス可塑性、認知機能を高める。

Exercise Contributes to the Effects of DHA Dietary Supplementation by Acting on Membrane-Related Synaptic Systems - PubMed
Dietary omega-3 fatty acid (i.e. docosohexaenoic acid (DHA)) and exercise are gaining recognition for supporting brain function under normal and challenging con

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Brain foods: the effects of nutrients on brain function
It has long been suspected that the relative abundance of specific nutrients can affect cognitive processes and emotions. Newly described influences of dietary

運動とDHEAの身体機能改善効果

無作為化二重盲検プラセボ対照試験

50mg/日のDHEAを6ヶ月間投与 毎週2回90分の運動療法に参加 DHEA、エストラジオール、エストロン、テストステロンを含むすべてのホルモン濃度に顕著な変化をもたらし、虚弱な女性の下肢の強さと機能を改善した。

Dehydroepiandrosterone Combined With Exercise Improves Muscle Strength and Physical Function in Frail Older Women - PubMed
DHEA supplementation improved lower extremity strength and function in older, frail women involved in a gentle exercise program of chair aerobics or yoga. No ch

運動中の水分不足は認知機能に影響を与える

運動中のアスリートは15分ごとに1カップ(236cc)の水を飲むべき。

運動中、水分を飲むことが、運動能力および認知能力(ストロープ試験)の両方に悪影響をおよぼす可能性がある。

Fluid consumption, exercise, and cognitive performance
Laboratory evidence supports the notion that dehydration degrades exercise performance and impairs certain cognitive processes. The purpose of this study is to

 

遺伝子・脳波・代謝因子

バイオマーカー

メタアナリシス MCI、または軽度の認知障害を有する患者への運動によるバイオマーカーの影響

介入群では、脳由来神経栄養因子、コレステロール、テストステロン、エストラジオール、デヒドロエピアンドロステロン(DHEA)およびインスリンに有意な影響があった。

Biochemical Markers of Physical Exercise on Mild Cognitive Impairment and Dementia: Systematic Review and Perspectives - PubMed
Although few studies suggest a beneficial effect on selected biomarkers, we need more knowledge of the biochemical effect of physical exercise in dementia or MC

 

運動とエピジェネティクス

運動はBDNFの遺伝子発現に影響を与える

運動はBDNF遺伝子のプロモーターIV領域に局在するヒストンアセチル化およびDNAメチル化に影響を及ぼす。

プロモーターIV(以前はプロモーターIII)を含む転写は、シナプスの可塑性および学習および記憶を媒介することができ、エピジェネティックな制御を受ける。

図13

Epigenetic Regulation of Neural Gene Expression and Neuronal Function - PubMed
The development and function of the CNS requires accurate gene transcription control in response to proper environmental signals. Epigenetic mechanisms, includi

 

P3レイテンシー

刺激に対して情報処理を行う脳波P3成分の潜時は、認知処理速度の尺度として用いられている。

写真、イラストなどを保持する外部ファイル。オブジェクト名はnihms510285f2.jpgです。

 

若年者では高い身体活動がP3潜時と関係していたが、高齢成人グループ(60~70歳)では身体活動量が少ないほどp3潜時と関係していた。

図3

The Influence of Exercise on Cognitive Abilities
Scientific evidence based on neuroimaging approaches over the last decade has demonstrated the efficacy of physical activity improving cognitive health across t
高齢者では高い活動量中のタスク処理によって認知処理速度は高まらない

刺激に対するP3aおよび、P3b成分の年齢別、タスク別脳マッピング

若年者では運動量が高い場合にP3成分が大きい振れ幅を示す。

高齢者では識別が簡単なタスクの場合は、若年者同様運動活動量が多いいとP3成分の振れ幅が大きくなるが、識別困難なタスクでは運動の活動量による変化は示されなかった。

図2

Age, Physical Fitness, and Attention: P3a and P3b - PubMed
The influence of age and fitness on the neuroelectric correlates of attentional orienting and processing during stimulus discrimination were investigated. Young

 

分子メカニズム

運動 > BDNF > IGF-1や他の神経栄養因子との相互作用 > シナプス可塑性、神経新生

図10

Hippocampal BDNF Mediates the Efficacy of Exercise on Synaptic Plasticity and Cognition - PubMed
We found that a short exercise period enhanced cognitive function on the Morris water maze (MWM), such that exercised animals were significantly better than sed

 

図8

 

総まとめ

・自発的に運動を始めることで、認知症患者にとって重要な脳領域の活性が高まる。

まずは本人が始めてみたいと思う運動をしてみよう。

・努力と計画が大事。またはしなければならないではなく、必ず毎回運動の報酬を考える。運動の後に好物のアイスクリームを食べるなど。

ウォーキング

・運動習慣のない人が何をしていいかわからない場合「散歩から始める」はかなり正しい。

・歩く習慣が身についたら目標8000歩をめざそう。8000歩あたりで効果は横ばいになる。

・歩いて認知機能を高めるためにもっとも重要な要素は、早足で歩くこと。(時速4.7km以上)

次に、重要な3つの歩行の要素

・変動性:歩く速さに変化をつけること

・歩行周期:ペタペタ歩かず軽やかに歩くことを重視しよう。

・タンデム歩行:バランス感覚を鍛えるような歩き方をしてみよう。例、白線の上をはみ出ないように歩く。継ぎ足歩行。不安定な場所を歩く。

筋トレ&有酸素運動

・筋トレと有酸素運動はそれぞれ異なる認知機能への効果があり組み合わせが最強。

・もし可能なら筋トレ&有酸素運動にHIIT(高強度インターバルトレーニング)も加えたい。

・しかし、一つを選ぶなら有酸素運動

・有酸素運動は心拍計必須、初心者は最大心拍数の60-70%が目標、慣れてきたら最大心拍数の70-80パーセントを目指す。

・心拍計は正確に測るなら胸ベルトタイプ、使い勝手を選ぶなら腕時計型。腕時計型は高品質のものでないと有酸素運動時の心拍が正確に計れない。

・有酸素運動に慣れてきたら、有酸素運動に変化を入れてみる。軽いHIIT、3分低強度、3分高強度など。

・バトミントンやテニス、スカッシュのようなオープンスキルと有酸素運動を必要とする運動は、ジョギングなどのクローズドスキルによる有酸素運動よりも高いBDNFを放出させ、認知機能の改善に異なる効果を与えることが示されている。選択が可能であればオープンスキル+有酸素運動を選び、さらなるベストな選択はオープンスキルとクローズドスキルの両方タイプの運動を行う。

運動効果が現れる期間

・運動の効果は複雑かつ複合的、短期、中期、長期すべて異なる経路で作用する。

短期

・海馬は短期的に敏感に反応する。また運動の強度と相関する。脳機能も高まるがこれは神経成長因子の増加と直接的に関連している可能性が高い。

中期

・遺伝子(エピジェネティクス)は中期的、3週間~一ヶ月ぐらいで反応する。これはやめても2週間ぐらいは記憶されている。

長期

・脳の機能的な接続性の強化改善、これには最低12ヶ月かかる。つまり継続がとても大事

運動の複雑性

・運動の種類は実はいろいろ混ぜたほうがいい、ただし強度を保つことが条件。

・好みで一度の運動に他種目の運動を設けても良いし、一週間ごとにメニューを変えるといったパターンでも良い。

・加えたい運動の複雑性

バランス 継ぎ足歩行、バランスクッション、白線ラインをはみ出ないように歩く

俊敏性(アジリティー) 加速と減速の繰り返し、だるまさんが転んだ、など

コーディネーション 足と腕を異なるタイミング、リズム同時に動かす、ダンスなど

運動強度

・高齢者の相対的な強度設定は、若年者よりも少し落としたほうがいいかもしれない。

スケジュール

・運動強度も大事なのだが、頻度も核心的に重要。

・有酸素運動の理想的な頻度は週5回

・高齢者の高強度の筋トレは週二回がベスト、ただし中強度なら3回以上

・ゴールデンスケジュールは、筋力トレーニング週2回、有酸素運動週5回。

・半分の頻度、筋トレ週1回、有酸素運動週2.5回は、ゴールデンスケジュールと比較して効果として劣るもののそれなりの効果はある。

・筋力トレーニングと有酸素運動は別々の日に行っても、同日に行っても構わない。

・同日に行う場合は有酸素運動を最初に行う。しかし筋力を集中的に鍛えたい場合は筋力トレーニングを最初に行う。

 

食事

・DHAは運動に重要な付加的効果をもつ。運動前にDHAを摂取しよう。

・単体だと吸収力が弱い。そのためDHAの摂取タイミングは運動直前かどうかよりも、他の脂質と一緒に摂ること。朝の運動であればバレットプルーフコーヒーと同時接種がいいだろう。

・DHAとウリジンの組み合わせも強力なので、ウリジンも加えたい。

・さり気なく水分補給は重要で、不足すると即座に認知機能の低下をまねく。激しい運動の場合は15分おきにコップ一杯の水を飲む。

コグニサイズ(運動中の認知課題)

・有酸素運動時のコグニサイズは推奨されない。

・優先順位としては有酸素運動がまず先、その上で運動をしながらのコグニサイズは課題の難易度設定を適切なものにした上で行って初めて有益なものとなる。(高齢者)

神経学的変化

・BDNFはやはり鍵、ついでIGF-1

・運動によって起こる神経学的な変化は多岐にわたるが、それが観察できるには大きな山がある。言い換えれば、変化を感じれたら、神経学的なレベルでは相当に改善しているということ。

キーワード

有酸素運動&筋トレ、活動量、強度、継続、期間、頻度、多種類、DHA、自発的、BDNF、IGF-1、ミトコンドリア、ADP

 

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