Тренировки и возрастное ухудшение когнитивных функций

Чего мы больше боимся потерять с возрастом — физическую силу или умственные способности?

Дискуссия о старении и о том, как его предотвратить, часто касается физических последствий старения — потери мышечной массы и силы, снижения подвижности и увеличения трудностей при выполнении повседневных действий. Изучение старения также фокусируется на связанных с ним физических недугах, включая, среди прочего, сердечно-сосудистые заболевания и диабет.

Но мозг неизбежно стареет вместе с телом. Снижение когнитивных функций и более серьезные заболевания, такие как легкие когнитивные нарушения, деменция и болезнь Альцгеймера, довольно распространены среди пожилых людей, и в современном мире их число растет.

Есть ли вероятность того, что эти ухудшения в мозге и теле связаны? Может ли возрастное снижение физической тренированности привести к ухудшению здоровья мозга?

Мы знаем, что многие физиологические изменения являются общими для скелетных мышц, сердечной ткани и нейронов. Сюда входит, как чувствительность к инсулину, метаболизм глюкозы, воспаление и функция митохондрий. Наверно, можно сказать о том, что многое из того, что мы считаем "нормальным" старением мозга, является результатом пренебрежения здоровьем мозга и тела.

Во многих исследованиях изучалось влияние упражнений на когнитивные функции у здоровых пожилых людей, поэтому есть довольно убедительные данные о том, что упражнения полезны для мозга. Общеизвестно, что более физически активные люди имеют более сохранную функцию мозга, особенно в пожилом возрасте. Однако, как правило, большая часть этих данных пришла из обсервационных или когортных исследований.

Один из актуальных вопросов заключается в том, могут ли структурированные тренировки напрямую предотвращать или отсрочивать ухудшение здоровья мозга с возрастом. Кроме того, что произойдет, если человек действительно улучшит свою физическую форму в пожилом возрасте? Улучшаются ли когнитивные функции вместе с изменениями физической формы? Полезные изменения могут быть связаны со здоровьем сердечно-сосудистой системы и, в частности, с аэробной тренированностью, которая может помочь в эпидемии снижения когнитивных функций, наблюдающуюся среди быстро стареющего населения, которое слишком часто ведет малоподвижный образ жизни.

Существует очень мало долгосрочных данных о том, как аэробная выносливость влияет на старение мозга. Это связано с очевидными ограничениями и трудностями проведения подобных исследований по тренировкам в течение года или более. Продолжительность большинства исследований составляет от 4 до 12 недель — это слишком мало, чтобы действительно понять, как старение может играть роль в любом интересующем ученых исходе.

Однако, некоторые из этих данных теперь доступны и мы видим, как сердечно-сосудистая система и старение мозга могут быть связаны. Данные получены из крупномасштабного исследования, известного как "Исследование поколения 100".

Это исследование, проведенное группой в Норвегии, включало 945 участников. В течение 5 лет изучалось влияние физических упражнений на заболеваемость, смертность и, в частности, на старение мозга.

Методы исследования

В среднем участникам этого исследования было ~ 73 года на исходном уровне и ~ 78 лет в конце периода наблюдения. Почти половина участников были женщинами, что является еще одним преимуществом, поскольку позволяет исследовать потенциальные половые различия в влиянии физических упражнений на старение. Мужчины и женщины стареют с разной скоростью и они не будут одинаково реагировать на тренировки в пожилом возрасте.

В течение 5-летнего периода исследования, участники выполняли упражнения, состоящие либо из высокоинтенсивных интервальных тренировок (HIIT), либо из непрерывных тренировок средней интенсивности (MICT). Была также контрольная группа, которой, хотя и не давали конкретного плана тренировок, рекомендовали выполнять предписываемый еженедельный объем физической активности. Возможно, это оказало значительное влияние на результаты данного исследования. Упражнения в группах выполнялись два раза в неделю.

Ученые оценили когнитивные функции, используя так называемую шкалу MoCA (Montreal Cognitive Assessment). Чем выше баллы по этой шкале, тем лучше (максимальный балл — 30), а баллы ниже определенного порога используются для выявления легких когнитивных нарушений (MCI).

Аэробная тренированность (пиковое VO2) оценивалась в начале исследования и через 1, 3 и 5 лет. Наряду с тем, как упражнения влияют на аэробную форму, этот результат также использовался для анализа взаимосвязей между изменениями пика VO2 и показателей MoCA за время наблюдения. Для этого ученые разделили участников на 3 группы: те, у кого пиковый VO2 увеличился более чем на 3,5 мл/кг/мин, те, кто сохранил свой пиковый VO2 (изменение +/- 3,5 мл/кг/мин) и те, у кого пиковый VO2 снизился (снижение более чем на 3,5 мл/кг/мин).

Полученные результаты

В конце исследования, когда участники были примерно на 5 лет старше исходного уровня, в группах упражнений пиковый VO2 был выше по сравнению с контрольной группой (без упражнений).
Однако при отдельном анализе тренировочных групп высокой и средней интенсивности, только группа HIIT показала более высокий пиковый VO2 в конце исследования.
Ни одна из групп значительно не увеличила свой пиковый VO2 по сравнению с исходным уровнем.

В течение 5 лет старения не было НИКАКИХ ИЗМЕНЕНИЙ пикового VO2. Это означает, что в целом группы сохранили свою аэробную тренированность, несмотря на то, что они стали на 5 лет старше. Известно, что после 30 лет пиковый VO2 снижается примерно на 10% за десятилетие, а это означает, что можно ожидать снижения этого показателя на 5% в течение 5 лет старения и, возможно, даже больше на 8-м десятилетии жизни.

Это соответствует уменьшению пикового VO2 на ~2 мл/кг/мин в этом исследовании, чего не наблюдалось. В этом отношении упражнения (и контроль) были одинаково эффективны для предотвращения возрастного снижения аэробной тренированности.

Когда группы упражнений были объединены и сравнены с контрольной группой, были найдены небольшие, но недостоверные различия в баллах MoCA и частоте легких когнитивных нарушений (MCI) - взрослые, которые занимались предписанными тренировками, имели более высокие баллы MoCA и более низкое отношение шансов для развития MCI по сравнению с контрольной группой.

Когда группы были разделены на HIIT и MICT и сравнивались с контрольной группой, упражнения по-прежнему давали более высокие баллы MoCA и более низкие шансы для развития MCI по сравнению с контрольной группой, но опять же, эти результаты не были статистически значимыми.
Не было различий в баллах когнитивной оценки между группами HIIT и MICT.
Увеличение пикового VO2 в течение 5-летнего вмешательства было связано с лучшими показателями MoCA и более низким отношением шансов для развития когнитивных нарушений.
В частности, увеличение пикового VO2 на 3,5 мл/кг/мин повысило показатель MoCA на 0,46 балла и снизило риск MCI на 27%.

По сравнению с теми, кто поддерживал пиковый VO2, у тех, кто увеличил пиковый VO2 более чем на 3,5 мл/кг/мин, показатели MoCA были на 0,24 балла выше, а шансы на развитие MCI были на 30% ниже.
У участников, у которых пик VO2 снизился более чем на 3,5 мл/кг/мин, показатели MoCA были на 0,64 балла ниже, а шансы MCI были выше на 35%. Следует отметить, что ни один из приведенных выше результатов не достиг статистической значимости при запуске скорректированной линейной модели.
У мужчин упражнения были связаны с повышением MoCA на 0,8 балла и снижением отношения шансов развития MCI на 32% по сравнению с группой без упражнений. Статистически значимого эффекта у женщин не наблюдалось.

Самый большой недостаток исследования касается контрольной группы. Этой группе не давали никаких конкретных рекомендаций по упражнениям, кроме как "следовать рекомендациям". К сожалению, участники этой группы сделали это слишком хорошо. Контрольная группа на самом деле была довольно активной в течение 5-летнего периода исследования, четко придерживалась рекомендаций по физической активности и, вероятно, была почти такой же активной, как и любая из групп, занимавшихся физическими упражнениями. По этой причине нельзя с уверенностью сказать, что количество упражнений было разным в контрольной группе, группе HIIT и группе MICT.

Похоже, что в течение 5-летнего тренировочного протокола положительные изменения в показателях когнитивной оценки и снижение риска легких когнитивных нарушений наблюдались только у мужчин. Почему так, не совсем ясно, но, возможно, это связано с более высоким общим риском легких когнитивных нарушений у мужчин по сравнению с женщинами, а это означает, что упражнения окажут больший защитный эффект.

Таким образом, результаты этой работы подтверждают то, что мы уже знаем — упражнения полезны для мозга. Они также предоставляют новые прямые доказательства того, что сердечно-сосудистое здоровье напрямую связано со старением мозга и, возможно, является его причиной.

Чтобы снизить риск снижения когнитивных функций, необходимо тренироваться, нагружая организм настолько, чтобы либо поддерживать, либо улучшать аэробную форму. Наверно, что 2 дня тренировок в неделю граничат с эффективностью, но скорее всего, 3-5 дней в неделю окажут более сильное воздействие.

Хотя участники этого исследования были возрастные, данные обнадеживают, и можно сказать, что никогда не рано начинать "омолаживающие" тренировки. Создание сильной аэробной базы сейчас, которую можно поддерживать в старости, может гарантировать, что мозг останется таким же сильным, как и тело.