Introducere
schimbarea demografică actuală din societățile occidentale, care implică atât o creștere relativă, cât și o creștere absolută a numărului de persoane în vârstă, a stârnit un interes științific din ce în ce mai mare în problemele geriatrice. În acest context, conceptele de îmbătrânire reușită devin din ce în ce mai importante. Mai multe studii au indicat că exercițiile fizice pot juca un rol cheie în îmbătrânirea sănătoasă și în prevenirea declinului cognitiv și a bolilor neurodegenerative (Colcombe și colab., 2006; Erickson și colab., 2011). Recenzii recente care rezumă studiile epidemiologice, transversale și intervenționale susțin activitatea fizică ca metodă propice pentru a induce neuroplasticitatea la vârsta adultă târzie (Gregory și colab., 2012; Voelcker-Rehage și Niemann, 2013; Bamadis și colab., 2014). Erickson și colab. (2012) au concluzionat că nivelurile mai mari de fitness cardiorespirator și de activitate fizică aerobă sunt asociate cu volume mai mari de materie cenușie în regiunile prefrontale și hipocampus. Cu toate acestea, nu numai de fitness cardiovasculare, dar, de asemenea, exercitarea de coordonare (Niemann și colab., 2014) și formarea cognitivă (Bamadis și colab., 2014) s-a dovedit că induce plasticitatea materiei cenușii și îmbunătățește funcțiile cognitive la adulții în vârstă.
cercetările pe animale au sugerat că o combinație de exerciții fizice cu îmbogățirea senzorială are cel mai puternic efect asupra genezei noilor neuroni—predominant în hipocamp—și că numai această combinație asigură supraviețuirea durabilă a celulelor nou-născute (Kempermann și colab., 1997; van Praag și colab., 2005). Kattenstroth și colab. (2013) au sugerat că „activitățile de dans ar trebui considerate ca un echivalent al Condițiilor de mediu îmbogățite pentru oameni, deoarece oferă unui individ cerințe senzoriale, motorii și cognitive crescute.”În ciuda acestei afirmații încurajatoare, studiile care examinează efectele antrenamentului de dans asupra structurii sau funcției creierului sunt rare. După o intervenție de dans de 6 luni, Kattenstroth și colab. (2010) au raportat îmbunătățiri semnificative ale performanței cognitive, tactile și motorii la persoanele în vârstă participante. Rezultatele unui studiu prospectiv pe 469 de subiecți cu vârsta peste 75 de ani pe o perioadă mediană de urmărire de 5,1 ani au indicat că dansul este asociat cu un risc semnificativ redus de demență (Verghese și colab., 2003). Cu toate acestea, h Xviffner și colab. (2011) au raportat volume reduse în mai multe regiuni ale creierului, inclusiv formarea hipocampului anterior și părți ale cortexului vestibular parieto-insular la dansatori profesioniști și slackliners, comparativ cu neprofesioniștii. Această constatare poate indica faptul că formarea intensivă și repetitivă a acelorași abilități motorii duce în contextul specializării la volume reduse ale unor regiuni ale creierului. Prin urmare, în acest studiu, proiectăm un program special de formare a dansului, care a cerut în mod constant participanților să învețe noi modele de mișcare (m., 2016). Pentru a evalua beneficiile specifice ale acestei intervenții, am comparat programul nostru de dans nou conceput cu un grup de control activ, mai degrabă decât pasiv, care a luat parte la un program convențional de fitness pentru sport de sănătate în care participanții au efectuat de obicei exerciții fizice repetitive, cum ar fi bicicleta pe un ergometru. Mai mult, pentru că am fost interesați de dinamica temporală a intervențiilor, am evaluat efectele asupra structurii și funcției creierului după 6 și 18 luni de antrenament. Procedând astfel, am căutat să evaluăm dacă este benefică extinderea intervențiilor, deoarece unele regiuni ale creierului pot necesita mai multă pregătire decât altele sau dacă există o limită după care mai multă pregătire devine dăunătoare. În cele din urmă, în căutarea unui mecanism potențial care stă la baza neuroplasticității, am măsurat nivelurile BDNF din sângele periferic. Mai multe studii au sugerat că BDNF promovează diferențierea noilor neuroni și sinapse (Huang și Reichardt, 2001; Lessmann și Brigadski, 2009; Park și Poo, 2013; Edelmann și colab., 2014). Prin urmare, s-a propus ca BDNF să fie un mediator al neuroplasticității adulților (FL Oktfel și colab., 2010).
materiale și metode
participanți și design Experimental
studiul a fost conceput ca o intervenție controlată de 18 luni. Studiul a fost aprobat de Comitetul de etică al Universității Otto-von-Guericke, Magdeburg, și toți subiecții au semnat un scris informat și nu au primit plata pentru participarea lor. Șaizeci și două de persoane în vârstă sănătoase (63-80 de ani) recrutate prin anunțuri în ziarele locale au fost examinate pentru studiu. Criteriile de excludere au fost claustrofobia, tinitusul, implanturile metalice, tatuajele, diabetul zaharat, depresia (inventarul Beck-Depressions, BDI-II > 13), deficitele cognitive (Mini-examenul de stare mentală, MMSE < 27), bolile neurologice și exercițiile fizice regulate (1 oră/săptămână). Pe baza acestor criterii, 10 subiecți au fost excluși. Restul de 52 de participanți au fost apoi repartizați aleatoriu fie la dans, fie la Grupul sportiv, utilizând site-ul web www.randomization.com și controlul pentru vârstă, statutul MMSE și fitness fizic. Evaluările au fost efectuate la momentul inițial, după 6 și după 18 luni de formare (Figura 1). Douăzeci și doi de participanți au finalizat întreaga intervenție și toate măsurătorile. Tabelul 1 oferă date demografice detaliate pentru acești participanți. Nu s-au constatat diferențe de grup în ceea ce privește datele demografice.
Figura 1. Diagrama de recrutare a participanților.
Tabelul 1. Informații demografice privind participanții la momentul inițial.
intervenții
intervențiile au fost separate în două perioade. În prima perioadă, subiecții s-au antrenat de două ori pe săptămână în sesiuni de 90 de minute timp de 6 luni. Din motive practice (disponibilitatea participanților și a formatorilor), a doua perioadă de intervenție de 12 luni a cuprins o frecvență redusă de formare de o dată pe săptămână. Ambele programe de intervenție au fost realizate într-un context de grup cu muzică pentru a controla interacțiunile psihosociale. Sarcina condiționată a fost examinată prin înregistrarea valorilor pulsului în timpul sesiunilor de antrenament și prin calcularea frecvenței cardiace individuale de antrenament conform Karvonen și colab. (1957) cu un factor de 0,6 pentru antrenamente extinse de anduranță. Prin urmare, cele două programe de formare au fost comparabile în ceea ce privește intensitatea, durata și frecvența. Ambele au fost supravegheate de instructori cu experiență.
grupul de dans
participanții la grupul de dans au participat la un program de formare nou conceput în care li s-a cerut în mod constant să învețe noi secvențe de mișcare. Aceste coregrafii au necesitat coordonarea diferitelor părți ale corpului (adică picioare, brațe, trunchi) în spațiu în condiții de încordare diferite (încordare fizică, precizie, situație și presiune în timp). Subiecții au trebuit să învețe coregrafiile pe de rost, impunând astfel cerințe ridicate și memoriei. Programul a cuprins cinci genuri diferite (line dance, jazz dance, rock „n” roll și square dance), care au fost schimbate după fiecare a patra sesiune. Pe parcursul intervenției, cererile de coordonare și presiunea timpului au fost crescute prin introducerea unor mișcări de dans și coregrafii mai complexe și prin creșterea bătăilor pe minut în muzică.
Sport Group
participanții la sport group au finalizat un program convențional de antrenament de rezistență-rezistență, cu exerciții în principal repetitive și cerințe reduse în ceea ce privește coordonarea și memoria întregului corp. Fiecare sesiune a cuprins unități de anduranță de 20 de minute, rezistență-rezistență și antrenament de flexibilitate. Antrenamentul de anduranță a fost efectuat pe ergometre ciclice. În unitatea de rezistență-rezistență, s-au efectuat mișcări alternante (de exemplu, bucle biceps, genuflexiuni, șezuturi), dar s-au evitat mișcări complexe ale întregului corp pentru a menține cerințele coordonative scăzute. Unitatea de flexibilitate a constat în principal din exerciții de întindere.
rezultatele măsurătorilor
fitness Cardiovascular
fitness Cardiovascular a fost evaluat prin testul capacității fizice de lucru 130 (PWC 130). PWC 130 este puterea de ieșire (măsurată în wați) pe care un subiect este capabil să o atingă pe un ergometru cu ciclu sub o frecvență cardiacă de 130 bpm. Pentru calcule, am folosit ritmul cardiac de repaus și capacitatea fizică relativă .
testarea neuropsihologică
o baterie extinsă de teste neuropsihologice au fost efectuate pe subiecți. În scopul studiului actual, sunt raportate doar rezultatele unui test verbal de memorie pe termen scurt și lung, „VLMT” (o versiune germană adaptată a „testului de învățare verbală auditivă Rey”; Helmstaedter și Durwen, 1990) și o baterie de testare a atenției (Test de performanță atențională (TAP); Zimmermann și Fimm, 2002).
BDNF
probele de sânge De Post au fost prelevate în dimineața evaluărilor neuropsihologice. Din probele de sânge, concentrațiile plasmatice ale BDNF au fost determinate de sandwich ELISAs (BDNF DuoSets; R&D Systems, Wiesbaden, Germania) așa cum s-a descris anterior (Schega și colab., 2016).
RMN
imaginile MR au fost achiziționate pe un 3 Tesla Siemens MAGNETOM Verio (Syngo MR B17) folosind o bobină de cap cu 32 de canale. Secvențele mprage ponderate T1 de înaltă rezoluție au fost achiziționate utilizând un protocol de imagistică rapidă cu gradient echo preparat prin magnetizare 3D (224 felii sagitale, Dimensiune voxel: 0,8 0,8 0,8 mm3, TR: 2500 ms, TE: 3,47 ms, TI: 1100 ms, Unghi de flip: 7 Irak). Imaginile MR au fost analizate folosind morfometria bazată pe voxel (VBM) implementată în SPM 12 (Welcome Department of Cognitive Neurology, Londra, Marea Britanie). VBM este o tehnică imparțială a întregului creier pentru analiza volumului regional de materie cenușie și a modificărilor țesuturilor (Ashburner și Friston, 2000).
preprocesarea a implicat segmentarea materiei cenușii, crearea șabloanelor prin DARTEL, normalizarea spațială la spațiul standardizat al Institutului neurologic din Montreal (MNI) și netezirea cu un nucleu Gaussian de 8 mm lățime completă la jumătate maximă (FWHM).
pentru a analiza diferența dintre modificările volumului materiei cenușii între grupuri, s-a aplicat un design complet factorial cu grupul de factori (dans, sport) și timp (0, 6 și 18 luni). În cazul interacțiunilor semnificative de timp ale grupului XV, testele t post-hoc între perechi consecutive de puncte de timp (0 vs. 6; 0 vs. 18; 6 vs. 18 luni) au fost calculate separat pentru fiecare grup. Pentru toate analizele s-a aplicat un prag de p < 0,001 (necorectat).
rezultate
prezentarea rezultatelor este structurată după cum urmează. Am căutat mai întâi un efect de intervenție generală (timpul factorului), apoi efectele diferențiale ale celor două intervenții (timp de grup de interacțiune); în final, o analiză mai detaliată a dinamicii temporale a fost realizată prin comparații post-hoc în perechi.
fitness Cardiovascular
fitness Cardiovascular măsurat de PwC 130 (Tabelul 2, capacitatea fizică relativă) nu a diferit între grupuri la momentul inițial. În plus, scorul PWC 130 nu a crescut semnificativ pe parcursul oricărei intervenții.
Tabelul 2. Mijloace și (SD) pentru fitness, funcționarea cognitivă, nivelurile plasmatice ale BDNF și volumul total de materie cenușie în cadrul grupurilor de antrenament asupra intervenției.
teste neuropsihologice
un efect principal semnificativ al timpului a fost observat pentru memoria verbală pe termen scurt (VLMT early recall; F(2,19) = 6.438, p = 0.004, 0.253), verbal long-term free recall (VLMT tardive recall; F(2,19) = 3.387, p = 0.049, 0.244), verbal long-term recunoașterea pe termen lung (recunoașterea vlmt; f(2,19) = 5.352, p = 0.009, irak2 = 0.220) și timpul de reacție a atenției (flexibilitatea Subtestului; f(2,19) = 19.156, p < 0.001, 0.489). Nu au apărut interacțiuni semnificative de timp între grupuri.
comparațiile post-hoc în perechi au arătat îmbunătățiri semnificative de la momentul inițial la 18 luni și de la 6 la 18 luni în toate cele trei subcategorii VLMT din ambele grupuri. În ceea ce privește timpii de reacție TAP, s-a observat o îmbunătățire semnificativă în comparația dintre valoarea inițială și datele de 18 luni din ambele grupuri.
BDNF
concentrațiile plasmatice ale BDNF au fost analizate în probe de sânge înainte de debutul antrenamentului, precum și la 6 luni și 18 luni de la debutul antrenamentului. Concentrațiile plasmatice absolute ale BDNF sunt prezentate pe scurt în tabelul 2. Modificările intraindividuale ale nivelului BDNF au evidențiat o creștere semnificativă a grupului de dans, în timp ce nivelul BDNF intraindividual a rămas constant după 6 luni de antrenament în grupul sportiv. Nu au mai apărut modificări ale BDNF după 18 luni în niciun grup (Figura 2).
Figura 2. Modificări intraindividuale ale concentrațiilor plasmatice ale BDNF după intervenție. Nivelurile plasmatice ale BDNF au fost analizate în probele de sânge ale participanților care efectuează un program de antrenament de dans sau un program de antrenament sportiv înainte de debutul antrenamentului, după 6 luni de antrenament și după 18 luni de antrenament. Creșterea relativă a nivelurilor BDNF a fost cuantificată. Nivelurile BDNF au crescut semnificativ în grupul de dans după 6 luni de antrenament (Mann-Whitney U-test, p < 0,004) și au scăzut aproape la valoarea inițială a pretratamentului după 18 luni de antrenament de dans. Nu a existat nicio schimbare pe parcursul întregului curs de timp în grupul sportiv (testul Friedman, p = 0,319), în timp ce o schimbare semnificativă pe parcursul întregului curs de timp a fost observată în grupul de dans (testul Friedman, p = 0,028). Parcele cutie: minim, percentila 25, mediană, percentila 75. * p 0.05.
IRM
s-a observat o interacțiune semnificativă în timp a grupului în girusul precentral stâng și parahippocampal drept. Testele t Post-hoc între datele de bază și cele de 6 luni au arătat o creștere semnificativă a volumului de materie cenușie în girusul precentral stâng al Doar dansatorilor. În compararea datelor de bază și a datelor de 18 luni în plus față de girusul precentral, dansatorii au prezentat o creștere semnificativă a volumului de materie cenușie în girusul parahippocampal drept, care a fost, de asemenea, singura modificare semnificativă în intervalul de la 6 la 18 luni. Astfel, creșterea volumului girusului precentral a apărut după 6 luni și a rămas stabilă pe parcursul intervalului de antrenament de dans rămas, în timp ce schimbarea girusului parahippocampal a avut loc doar în intervalul de antrenament ulterior (Figura 3).
Figura 3. Timp de analiză de interacțiune de grup, testarea pentru modificări de volum mai mare în dans, comparativ cu grupul de sport. O creștere semnificativă a materiei cenușii a fost găsită în girusul precentral (Institutul Neurologic din Montreal (MNI)-coordonate: x = -16; y = -18; z = 77) și în girusul parahippocampal gyrus (MNI-coordonate: x = 34; y = -26; z = -20). Parcelele cutiei arată modificările relative ale materiei cenușii în voxelul de vârf. * p 0.05.
discuție
în acest studiu, am comparat efectele participării fie la un program de dans, fie la un program convențional de sport de fitness fizic asupra funcției și volumului creierului la seniori sănătoși. Programul de dans a fost o intervenție nou concepută care a necesitat învățarea constantă a unor noi coregrafii de dans. Programul sportiv convențional s-a concentrat în principal pe exerciții motorii repetitive. Ca o constatare principală, am observat că după 6 luni de antrenament, volumele din girusul precentral stâng al dansatorilor au crescut mai mult decât cele din grupul sportiv. După alte 12 luni de antrenament, s-a observat o creștere suplimentară a volumului în gyrusul parahippocampal drept al dansatorilor. Nivelurile BDNF au crescut în primele 6 luni de antrenament de dans și au revenit la valorile pre-tratament după 18 luni. În grupul sportiv convențional, o creștere similară a BDNF nu a fost evidentă. Deoarece nivelurile de fitness cardiovascular pe parcursul intervențiilor au rămas constante în ambele grupuri, efectele observate nu au putut fi atribuite îmbunătățirilor în starea fizică, ci păreau să fie legate de caracteristicile specifice ale programului de dans. Aceste caracteristici includeau cerința de a învăța în mod constant noi coregrafii (adică memorie), de a integra informații multisenzoriale, de a coordona întregul corp și de a naviga în spațiu.
modificări ale creierului
girusul precentral este esențial pentru Controlul funcțiilor motorii voluntare. Prin urmare, creșterea volumului de materie cenușie în girusul precentral din grupul de dans s-ar fi putut baza pe modelele de mișcare complexe și în continuă schimbare pe care dansatorii trebuiau să le interpreteze. Aceste mișcări au necesitat coordonarea simultană a mai multor părți ale corpului în direcții diferite și ajustarea la ritmurile variate ale muzicii (policentrice și poliritmice). Reflectând asupra acestor cerințe complexe de coordonare, Brown și colab. (2006) au raportat activări induse de dans în putamen, cortexul motor primar și zona motorie suplimentară (SMA), așa cum arată PET. Alte studii au indicat o asociere între cerințele de coordonare (de exemplu, echilibrare, jonglerie) și neuroplasticitatea în regiunea precentrală (Boyke și colab., 2008; Taubert și colab., 2010). Prin urmare, creșterea volumului legat de dans în acest domeniu a fost în concordanță cu așteptările bazate pe literatură.girusul parahippocampal face parte din arcul exterior al sistemului limbic și joacă un rol important în memoria de lucru și recuperarea memoriei episodice (Pantel și colab., 2003). Potrivit lui Bliss și Lomo (1973), girusul parahippocampal constituie interfața dintre memorie și conștiința experiențială a prezentului, deoarece este interconectat de tractul perforant atât cu regiunile lobului frontal, care sunt asociate cu memoria de lucru, cât și cu hipocampul, Structura centrală în codificarea memoriei episodice și navigarea spațială. Multe studii VBM au raportat o pierdere de volum legată de vârstă în regiunile parahippocampale (Tisserand și colab., 2002). În plus, Echivvarri și colab. (2011) au sugerat că atrofia parahippocampală este un biomarker timpuriu al AD. Observația că angajarea într-un program de dans pentru o perioadă mai lungă poate induce procese neuroplastice în această regiune de memorie crucială, prin urmare, încurajatoare în special în ceea ce privește dezvoltarea strategiilor de prevenire.
dinamica temporală a plasticității creierului materiei cenușii
volumul observat crește în cele două regiuni ale creierului dezvoltate la momente diferite. Dansul a dus la o creștere a volumului în zonele motorii după 6 luni (Vezi și Rehfeld și colab., 2016), care a rămas stabilă în următoarele 12 luni. Creșterea volumului asociat dansului în girusul parahippocampal a apărut mai târziu și a fost observată doar în datele de 18 luni. Dinamica temporală diferită în evoluția celor două regiuni ale creierului poate fi legată de diferențele dintre mecanismele celulare subiacente. Cercetările pe animale au sugerat că angiogeneza și formarea de noi dendrite (Thomas și colab., 2012) apar rapid, în timp ce modificările neuropilului apar mult mai lent (Black și colab., 1990). La om, au fost observate creșteri rapide ale volumului de materie cenușie în regiunile prefrontale după numai 2 săptămâni de învățare motorie la adulții mai tineri (Taubert și colab., 2010). Pentru a induce neuroplasticitatea în hipocampus, au fost recomandate perioade mai lungi de antrenament (Erickson și colab., 2012; Niemann și colab., 2014).
interesant este faptul că creșterile de volum menționate mai sus din studiul nostru sunt în contrast cu rezultatele h-ului și colab. (2010), care a arătat că dansatorii profesioniști de balet au scăzut volumele de materie cenușie în cortexul premotor stâng, SMA, Putamen și gyrusul frontal superior și rezultatele lui H Centiffner și colab. (2011), care raportează volume reduse în mai multe regiuni ale creierului, inclusiv formarea anterioară a hipocampului la dansatori profesioniști și slackliners, comparativ cu neprofesioniștii. Cu toate acestea, aceste studii au fost studii observaționale transversale care au comparat creierul dansatorilor profesioniști cu cel al neprofesioniștilor. În plus, grupul nostru de dans era format din novici în vârstă. S-a demonstrat că învățarea unei noi abilități duce mai întâi la recrutarea de resurse neuronale suplimentare. Mai târziu, când abilitatea devine mai automată, sunt necesare mai puține resurse neuronale, ceea ce poate duce la scăderea volumului la cei cu experiență pe termen lung. Pe baza acestor condiții inițiale (începători, adulți mai în vârstă) și a programului nostru special de formare a dansului, care a necesitat în mod constant o nouă învățare a modelelor de mișcare, este posibil ca efectele volumului indus de specializare să scadă, așa cum au raportat H. (2010) nu sunt respectate.
în general, se crede că antrenamentul motor induce inițial creșterea volumului creierului. Cu toate acestea, antrenamentul prelungit duce la automatizare, care poate avea efecte opuse asupra volumului cortical, deoarece este nevoie de un control cortical mai mic după ce abilitățile motorii au fost pe deplin stabilite (Taube, 2008). Prin urmare, programul nostru de antrenament de dans a fost special conceput pentru a evita o astfel de automatizare, ceea ce poate explica de ce, cel puțin în decurs de 18 luni, nu s-au observat scăderi ale volumului cortical în studiul nostru.
funcțiile Cognitive au arătat, de asemenea, o dezvoltare neliniară, prin care memoria verbală a crescut doar în a doua perioadă de antrenament. În ceea ce privește performanța atenției, îmbunătățiri semnificative au fost observabile după numai 6 luni în ambele grupuri (Rehfeld și colab., 2016). Aceste constatări susțin rapoarte anterioare privind efectele benefice ale intervențiilor fizice asupra testelor neuropsihologice (Bamadis și colab., 2014). Cu toate acestea, în datele de capacitate cognitivă, spre deosebire de datele creierului, nu au apărut diferențe de grup. Alții au raportat efecte superioare ale antrenamentului cognitiv și fizic combinat, spre deosebire de intervențiile unice (Oswald și colab., 2006). Vom extinde intervențiile noastre în continuare pentru a testa dacă diferențele de grup în cunoaștere ar putea apărea chiar mai târziu.
mecanismele celulare și moleculare subiacente ale plasticității materiei cenușii
deși VBM este o modalitate imagistică care dezvăluie modificări de volum în creier, această tehnică nu permite concluzii cauzale cu privire la procesele neurofiziologice subiacente. Neurogeneza, sinaptogeneza și angiogeneza sunt doar câteva dintre mecanismele care au fost sugerate a fi baza modificărilor volumului creierului (Zatorre și colab., 2012). Ca mediatori ai efectelor fitnessului cardiovascular asupra creierului, sunt studiați factori de creștere precum BDNF, factorul de creștere asemănător insulinei (IGF) și factorul de creștere a nervilor (NGF) (Kirk-Sanchez și McGough, 2014). Cu toate acestea, în studiul nostru, spre deosebire de cele anterioare (Erickson și colab., 2011; Maass și colab., 2015), nu au fost prezente diferențe de fitness cardiovascular între grupuri, iar nivelurile de fitness nu s-au schimbat în timpul intervențiilor. Ultima observație a fost probabil legată de controlul nostru asupra frecvenței cardiace individuale, pe care ne-am propus să o menținem în zona aerobă. Cu toate acestea, modificările BDNF au fost asociate și cu activitatea fizică, interacțiunea socială și stresul pozitiv (Mattson, 2008) și nu toate studiile au observat o creștere a BDNF după antrenamentul cardiovascular (Vital și colab., 2014). În cele din urmă, cercetările pe animale au sugerat că antrenamentul de coordonare, dar nu de anduranță, induce sinaptogeneza și modificările gliale (Black și colab., 1990). Împreună, factorii suplimentari numiți care determină secreția BDNF ar fi putut fi mai importanți în timpul dansului decât în timpul activităților de fitness, explicând astfel de ce doar dansatorii au prezentat o creștere a BDNF în primele 6 luni. Observația că nivelurile BDNF au revenit la valoarea inițială în următoarele 12 luni, în timp ce creșterea volumului a fost observată simultan în girusul parahippocampal, indică totuși că trebuie să existe alți factori implicați în plasticitatea creierului adult decât cei reprezentați de nivelurile BDNF din sângele periferic.
în ceea ce privește mecanismele neurobiologice ale plasticității induse de efort, de asemenea, conceptul de rezervă a creierului (Satz și colab., 2011) ar trebui luate în considerare. Conceptul de rezervă a creierului descrie diferențele individuale într-o neuroplasticitate adaptivă de bază crescută, care oferă o capacitate dinamică mai mare pentru remodelarea circuitelor corticale la diferiți factori de stres (Barulli și Stern, 2013; Freret și colab., 2015).
perspective
rezultatele studiului nostru sugerează că o intervenție de dans pe termen lung ar putea fi superioară exercițiilor fizice repetitive în inducerea neuroplasticității în creierul uman îmbătrânit. Presupunem că acest avantaj este legat de natura multimodală a dansului, care combină provocările fizice, cognitive și coordonative. Din cunoștințele noastre, acesta este primul studiu longitudinal, randomizat, care recomandă programe de dans ca mijloc de prevenire a materiei cenușii și a declinului cognitiv la vârstnici. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a clarifica în detaliu dinamica temporală și mecanismele neurobiologice care stau la baza neuroplasticității induse de dans și dacă această intervenție are cu adevărat potențialul de a reduce riscul bolilor neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer.
contribuții autor
PM proiectat și efectuat cercetarea, a analizat datele, a scris articolul. KR a proiectat și a efectuat cercetarea. MS a analizat datele. AH și VL au proiectat cercetarea. MD: colectarea datelor, revizuirea articolului. TB și JK au proiectat cercetarea, au analizat datele. NGM a proiectat cercetarea, a scris articolul.
Declarație privind conflictul de interese
autorii declară că cercetarea a fost realizată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.
Ashburner, J., și Friston, K. J. (2000). Morfometria bazată pe voxel-metodele. Neuroimagine 11, 805-821. doi: 10.1006 / nimg.2000.0582
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Bamadis, P. D., Vivas, A. B., Styliadis, C., Frantzidis, M., Klados, M., Schlee, W. și colab. (2014). O revizuire a intervențiilor fizice și cognitive în îmbătrânire. Neuroști. Biobehav. Rev. 44, 206-220. doi: 10.1016/j.neubiorev.2014.03.019
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Barulli, D. și Stern, Y. (2013). Eficiență, capacitate, compensare, întreținere, plasticitate: concepte emergente în rezerva cognitică. Tendințe Cogn. Sci. 17, 502–509. doi: 10.1016/j.ticuri.2013.08.012
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Black, J. E., Isaacs, K. R., Anderson, B. J., Alcantara, AA și Greenough, W. T. (1990). Învățarea provoacă sinaptogeneza, în timp ce activitatea motorie provoacă angiogeneza, în cortexul cerebelos al șobolanilor adulți. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 87, 5568-5572. doi: 10.1073 / pnas.87.14.5568
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Bliss, T. V. și Lomo, T. (1973). Potențarea de lungă durată a transmiterii sinaptice în dentatul iepurelui aneastetizat după stimularea căii perforante. J. Physiol. 232, 331–356. doi: 10.1113 / jphysiol.1973.sp010273
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Boyke, J., Driemeyer, J., Gaser, C., B, C., și mai, A. (2008). Modificări ale structurii creierului induse de antrenament la vârstnici. J. Neurosci. 28, 7031–7035. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0742-08.2008
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Brown, S., Martinez, M. și Parsons, M. (2006). Baza neuronală a dansului uman. Cereb. Cortex 16, 1157-1167. doi: 10.1093/cercor / bhj057
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Colcombe, S. J., Erickson, K. I., Scalf, P. E., Kim, J. S., Prakash, R., McAuley, E. și colab. (2006). Antrenamentul de exerciții aerobice crește volumul creierului la oamenii în vârstă. J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 61, 1166–1170. doi: 10.1093 / gerona / 61.11.1166
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Echivarri, C., Aalten, P., Uyling, H. B. M., Jacobs, H. I. L., Visser, P. J., Gronenschild, M. și colab. (2011). Atrofia în girusul parahippocampal ca biomarker timpuriu al bolii Alzheimer. Struct Creier. Funct. 215, 265–271. doi: 10.1007 / s00429-010-0283-8
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Edelmann, E., Lessmann, V. și Brigadski, T. (2014). Răsuciri Pre – și postsinaptice în secreția BDNF și acțiune în plasticitatea sinaptică. Neurofarmacologie 76, 610-627. doi: 10.1016 / j. neuropharm.2013.05.043
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Erickson, K. I., Voss, M. W., Prakash, R. S., Basak, C., Szabo, A., Chaddock, L. și colab. (2011). Exercitarea de formare crește dimensiunea de hipocampus și îmbunătățește memoria. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 108, 3017-3022. doi: 10.1073 / pnas.1015950108
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Erickson, K. I., Weinstein, A. M. și Lopez, O. L. (2012). Activitatea fizică, plasticitatea creierului și boala Alzheimer. Arch. Med. Rezoluția 43, 615-621. doi: 10.1016 / j.arcmed.2012.09.008
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
FL Oktfel, A., Ruscheweyh, R., kr Oktifger, K., Willemer, C., Winter, B., V Okticlker, K., și colab. (2010). Activitatea fizică și funcțiile de memorie: neurotrofinele și volumul de materie cenușie cerebrală sunt veriga lipsă? Neuroimagine 49, 2756-2763. doi: 10.1016 / j. neuroimage.2009.10.043
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Freret, T., Gaudreau, P., Schumann-Bard, P., Billard, J. M. și Popa-Wagner, A. (2015). Mecanismele care stau la baza efectului neuroprotector al Rezervei creierului împotriva depresiei târzii. J. Neural. Transm. (Viena) 122, S55–S61. doi: 10.1007 / s00702-013-1154-2
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Gregory, S. M., Parker, B. și Thompson, P. D. (2012). Activitatea fizică, funcția cognitivă și sănătatea creierului: care este rolul antrenamentului de exerciții fizice în prevenirea demenței? Creier Sci. 2, 684–708. doi: 10.3390 / brainsci2040684
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
h, J., Koeneke, S., Bezzola, L., și J-ul. Ncke, L. (2010). Neuroplasticitatea structurală în rețeaua senzorimotorie a dansatorilor profesioniști de balet feminin. Zumzet. Brain Mapp. 31, 1196–1206. doi: 10.1002 / hbm.20928
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Helmstaedter, C. și Durwen, H. F. (1990). Testul de învățare și retenție verbală. Un instrument util și diferențiat în evaluarea performanței memoriei verbale. Schweiz. Arch. Neurol. Psychiatr. (1985) 141, 21–30.
PubMed Abstract/Google Scholar
Huang, E. J. și Reichardt, L. F. (2001). Neurotrofine: roluri în dezvoltarea și funcția neuronală. Anu. Rev. Neurologi. 24, 677–736. doi: 10.1146/annurev.neuro.24.1.677
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
h Inktifner, K., Binetti, C., Hamilton, D. A., Stephan, T., Flanagin, V. L., Linn, J. și colab. (2011). Plasticitatea structurală și funcțională a formării hipocampului la dansatori profesioniști și slackliners. Hipocampus 21, 855-865. doi: 10.1002 / hipo.20801
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Karvonen, M. J., Kentala, E., și Mustala, O. (1957). Efectele antrenamentului asupra ritmului cardiac: un studiu longitudinal. Ann. Med. Exp. Biol. Fenn. 35, 307–315.
PubMed Abstract/Google Scholar
Kattenstroth, J. C., Kalisch, T., Holt, S., Tegethoff, M. și Dinse, HR (2013). Șase luni de intervenție de dans îmbunătățește performanța posturală, senzorimotorie și cognitivă la vârstnici, fără a afecta funcțiile cardio-respiratorii. În față. Neuro-Îmbătrânire. 5:5. doi: 10.3389 / fnagi.2013.00005
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Kattenstroth, J. C., Kolankowska, I., Kalisch, T., și Dinse, H. R. (2010). Performanță senzorială, motorie și cognitivă superioară la persoanele în vârstă cu activități de dans de mai mulți ani. În față. Neuro-Îmbătrânire. 2:31. doi: 10.3389 / fnagi.2010.00031
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Kempermann, G., Kuhn, H. G. și Gage, F. H. (1997). Mai mulți neuroni hipocampali la șoarecii adulți care trăiesc într-un mediu îmbogățit. Natura. 386, 493–495. doi: 10.1038 / 386493a0
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Kirk-Sanchez, NJ, și McGough, E. L. (2014). Exercițiul fizic și performanța cognitivă la vârstnici: perspective actuale. Clin. Interv. Îmbătrânirea 9, 51-62. doi: 10.2147 / CIA.S39506
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Lessmann, V. și Brigadski, T. (2009). Mecanisme, locații și cinetica secreției sinaptice BDNF: o actualizare. Neuroști. Res. 65, 11-22. doi: 10.1016/j.neures.2009.06.004
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Maass, A., D Inktokzel, S., Goerke, M., Becke, A., Sobieray, U., Neumann, K. și colab. (2015). Relationship between peripheral IGF-1, VEGF and BDNF levels and exercise-related changes in memory, hippocampal perfusion and volumes in older adults. Neuroimage 131, 142–154. doi: 10.1016/j.neuroimage.2015.10.084
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Mattson, M. P. (2008). Glutamate and neurotrophic factors in neuronal plasticity and disease. Ann. N Y Acad. Sci. 1144, 97–112. doi: 10.1196/annals.1418.005
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Müller, P., Rehfeld, K., Lüders, A., Schmicker, M., H, A., Kaufmann, J., și colab. (2016). Efectele antrenamentului sportiv de dans și sănătate asupra materiei cenușii a creierului seniorilor sănătoși. Sportwiss. 46, 213-222. doi: 10.1007 / s12662-016-0411-6
CrossRef Full Text/Google Scholar
Niemann, C., Godde, B. și Voelcker-Rehage, C. (2014). Nu numai exercițiile cardiovasculare, ci și cele coordonate cresc volumul hipocampului la adulții în vârstă. În față. Neuro-Îmbătrânire. 6:170. doi: 10.3389 / fnagi.2014.00170
PubMed Abstract / CrossRef Full Text/Google Scholar
Oswald, W. D., Gunzelmann, T., Rupprecht, R. și Hagen, B. (2006). Efectele diferențiale ale antrenamentului cognitiv și fizic unic versus combinat cu adulții în vârstă: studiul SimA într-o perspectivă de 5 ani. Eur. J. Îmbătrânirea 3, 179-192. doi: 10.1007 / s10433-006-0035-z
CrossRef Full Text/Google Scholar
Pantel, J., Kratz, B., Essig, M., și Schr, J. (2003). Deficite de volum Parahippocampal la subiecții cu declin cognitiv asociat îmbătrânirii. Am. J. Psihiatrie 160, 379-382. doi: 10.1176/appi.ajp.160.2.379
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Park, H., și Poo, M. M. (2013). Reglarea neurotrofinei dezvoltării și funcției circuitului neuronal. Nat. Rev. Neurologi. 14, 7–23. doi: 10.1038/nrn3379
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Rehfeld, K., H Unktokkelmann, A., Kaufmann, J., și m Unktolller, N. G. (2016). „Efectele unui dans vs. un antrenament de fitness asupra plasticității creierului, echilibrului performanței și atenției la seniores sănătoși: o nouă abordare cu SPM 12 pentru compararea grupurilor longitudinale în perechi”, în Proceeding-Conferința Internațională de sport și Neuroștiințe (Magdeburg), 127-138.
Satz, P., Cole, M. A., Hardy, D. J. și Rassovsky, Y. (2011). Creier și rezervă cognitivă: mediator(E) și construi validitate, o critică. J. Clin. Exp. Neuropsihol. 33, 121–130. doi: 10.1080 / 13803395.2010.493151
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Schega, L., Peter, B., Brigadski, T., le Inktaktmann, V., Isermann, B., Hamacher, D. și colab. (2016). Efectul hipoxiei normobarice intermitente asupra capacității aerobe și a funcției cognitive la persoanele în vârstă. J. Sci. Med. Sport 19, 941-945. doi: 10.1016 / j. jsams.2016.02.012
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Taube, W. (2008). Adaptări neurofiziologice ca răspuns la formarea echilibrului. Dtsch. Z. Sportmed. 63, 273–277. doi: 10.5960/dzsm.2012.030
CrossRef Full Text/Google Scholar
Taubert, M., Draganski, B., Anwander, A., M Unixtller, K., Horstmann, A., Villringer, A. și colab. (2010). Proprietățile dinamice ale structurii creierului uman: învățarea schimbărilor legate de zonele corticale și conexiunile asociate fibrelor. J. Neurosci. 30, 11670–11677. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2567-10.2010
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Thomas, A. G., Dennis, A., Bandettini, P. A. și Johansen-Berg, H. (2012). Efectele activității aerobe asupra structurii creierului. În față. Psihol. 3:86. doi: 10.3389/fpsyg.2012.00086
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Tisserand, D. J., Pruessner, J. C., Sanz Arigita, E. J., van Boxtel, mp, Evans, A. C., Jolles, J. și colab. (2002). Volumele corticale frontale regionale scad diferențiat în îmbătrânire: un studiu RMN pentru a compara abordările volumetrice și morfometria pe bază de voxel. Neuroimagine 17, 657-669. doi: 10.1016 / s1053-8119 (02)91173-0
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
van Praag, H., Shubert, T., Zhao, C., și Gage, F. H. (2005). Exercitarea îmbunătățește învățarea și neurogeneza hipocampului la șoarecii în vârstă. J. Neurosci. 25, 8680–8685. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1731-05.2005
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Verghese, J., Lipton, R. B., Katz, M. J., Hall, C. B., Dervy, C. A., Kuslansky, G. și colab. (2003). Activități de agrement și riscul de demență la vârstnici. N. Engl. J. Med. 348, 2508–2516. doi: 10.1056/NEJMoa022252
PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Vital, T. M., Stein, A. M., De Melo Coelho, F. G., Arantes, F. J., Teodorov, E., Santos-Galdur Inktsz, R. F., și colab. (2014). Exercițiul fizic și factorul de creștere endotelial vascular (VEGF) la vârstnici: o revizuire sistematică. Arch. Gerontol. Geriatr. 59, 234–239. doi: 10.1016 / j. archger.2014.04.011
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Voelcker-Rehage, C., și Niemann, C. (2013). Modificări structurale și funcționale ale creierului legate de diferite tipuri de activitate fizică pe toată durata vieții. Neuroști. Biobehav. 37, 2268-2295. doi: 10.1016/j.neubiorev.2013.01.028
PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Zatorre, R. J., Fields, R. D. și Johansen-Berg, H. (2012). Plasticitatea în gri și alb: modificări neuroimagistice în structura creierului în timpul învățării. Nat. Neuroști. 15, 528–536. doi: 10.1038 / nn.3045
PubMed Abstract / CrossRef Full Text/Google Scholar
Zimmermann, P., și Fimm, B. (2002). Testați bateria pentru testarea atenției( TAP), versiunea 1.7, manual—Part1. W Unixtrselen: Psytest.