健康な若年成人における局所脳の灌流と活性化反応に対する有酸素運動の1回の試合の影響

目的：好気性運動は脳の健康にプラスの効果をもたらす可能性があるという一般に受け入れられている見解にもかかわらず、短期間にわたって運動に対する脳反応を測定した研究はほとんどありません。この研究の目的は、脳の灌流と神経活性化に対する1回の運動から1時間以内に影響を調べることでした。 方法：健康な成人（n = 16;年齢範囲：20〜35歳）は、年齢の最大心拍数の70％で20分間の運動の前後に磁気共鳴画像法（MRI）を使用してスキャンしました。擬似連続性動脈スピン標識（PCASL）を使用して、運動前（Pre）および10分（10後）および40分（40分後）で運動後40分前（CBF）を測定しました。血液酸素化レベルに依存している（BOLD）機能MRI（fMRI）が実行前後に実行され、GO/NO-GO反応時間タスクに関連する活性化の違いを特徴付けました。 結果：運動前のレベルと比較して、灰白質CBFは10ポストでは11％（±9％）低く（P <0.0004）、40後（P = 0.12）で異なっていませんでしたが、運動後の両方の時点でグローバルWM CBFは増加しました（P <0.0006）。地域的には、海馬と島は、10時にRoi分析の灌流の減少を示しました（P <0.005、FDR補正）。一方、ボクセルごとの分析では、40後の左中心後回の灌流の上昇は、pre（PCORTERECT = 0.05）と比較して40後の中心後瞬間の上昇を特定しました。大胆な活性化はセッションの間で一貫していたが、左頭頂球体は運動後の太字の活性化の減少を示した。 結論：この研究は、有酸素運動の1回の試合に関連する地域化された脳効果の予備的な証拠を提供します。観察された急性脳血管反応は、慢性介入に関連して変化する脳の能力についての洞察を提供する可能性があります。

PURPOSE: Despite the generally accepted view that aerobic exercise can have positive effects on brain health, few studies have measured brain responses to exercise over a short time span. The purpose of this study was to examine the impact within one hour of a single bout of exercise on brain perfusion and neuronal activation. METHODS: Healthy adults (n = 16; age range: 20-35 yrs) were scanned using Magnetic Resonance Imaging (MRI) before and after 20 minutes of exercise at 70% of their age-predicted maximal heart rate. Pseudo-continuous arterial spin labeling (pcASL) was used to measure absolute cerebral blood flow (CBF) prior to exercise (pre) and at 10 min (post-10) and 40 min (post-40) post-exercise. Blood oxygenation level dependent (BOLD) functional MRI (fMRI) was performed pre and post-exercise to characterize activation differences related to a go/no-go reaction time task. RESULTS: Compared to pre-exercise levels, grey matter CBF was 11% (±9%) lower at post-10 (P<0.0004) and not different at post-40 (P = 0.12), while global WM CBF was increased at both time points post-exercise (P<0.0006). Regionally, the hippocampus and insula showed a decrease in perfusion in ROI-analysis at post-10 (P<0.005, FDR corrected), whereas voxel-wise analysis identified elevated perfusion in the left medial postcentral gyrus at post-40 compared to pre (pcorrected = 0.05). BOLD activations were consistent between sessions, however, the left parietal operculum showed reduced BOLD activation after exercise. CONCLUSION: This study provides preliminary evidence of regionalized brain effects associated with a single bout of aerobic exercise. The observed acute cerebrovascular responses may provide some insight into the brain's ability to change in relation to chronic interventions.