Wydolność krążeniowo-oddechowa a objętość mózgu

Szacowany czas czytania tekstu: 4 min.

Wydolność krążeniowo-oddechowa to umiejętność układów krwionośnego i oddechowego do zaopatrzenia organizmu w tlen podczas wysiłku fizycznego. Jest to jeden z głównych elementów składających się na ogólną wydolność organizmu. Wydolność krążeniowo-oddechową można zwiększyć poprzez regularną aktywność fizyczną. Dlaczego jest to tak istotny element dla naszego zdrowia? Udowodniono, że lepsza wydolność krążeniowo-oddechowa ma wpływ na zmniejszenie ryzyka zachorowania na choroby sercowo-naczyniowe, zespół metaboliczny oraz nowotwory.

Według Światowej Organizacji Zdrowia Alzheimer jest globalną epidemią. W przybliżeniu, dotkniętych tą chorobą jest 50 milionów osób. 1 z 7 czynników mających wpływ na ryzyko zachorowania na tę chorobę jest brak aktywności fizycznej.

Substancją szara mózgu, zwana też istotą szarą, to skupisko komórek nerwowych, które razem z substancją białą tworzą ośrodkowy układ nerwowy. Substancja szara występuje na powierzchni mózgu oraz móżdżku, a także w rdzeniu kręgowym. Z substancji szarej składa się kora mózgu, która jest najbardziej rozwiniętą strukturą ośrodkowego układu nerwowego. W obszarze kory mózgu umiejscowione są ośrodki, które odpowiadają za takie funkcje jak pisanie, czytanie, abstrakcyjne myślenie czy planowanie.

Jaki wpływ ma wydolność krążeniowo-oddechowa na objętość substancji szarej w obrębie kory mózgowej i hipokampa? A tym samym, jaki wpływ ma aktywność fizyczna na ryzyko zachorowania na Alzheimera? Temat ten postanowili zgłębić naukowcy w badaniu Cardiorespiratory Fitness and Gray Matter Volume in the Temporal, Frontal, and Cerebellar Regions in the General Population (pol. Wydolność krążeniowo-oddechowa a objętość substancji szarej w obrębie płatów skroniowych, płatów czołowych i móżdżku u ogólnej populacji), które zostało opublikowane 20 stycznia 2020 roku w czasopiśmie naukowym Mayo Clinic Proceedings.

Celem badania było udowodnienie korzystnych efektów zwiększenia wydolności krążeniowo-oddechowej, a co za tym idzie aktywności fizycznej i treningu, na zmniejszenie ryzyka zachorowania na demencję i zaburzenia poznawcze.

METODY

W badaniu wzięły udział 2 niezależne grupy osób. Pierwsza grupa była obserwowana w okresie od 1997 roku do 2001 roku (4308 uczestników), a następnie w okresie od 2002 do 2006 roku (3300 uczestników) oraz w okresie od 2008 do 2012 roku. Druga grupa została poddana obserwacji w okresie od 2008 do 2012 roku (8826 uczestników).

Ochotnicy z obu grup zostali poddani sercowo-płucnym testom wysiłkowym oraz badaniu rezonansem magnetycznym.

WYNIKI

Zależność pomiędzy wydolnością krążeniowo-oddechową a objętością mózgu

Analiza objętości wykazała korzystną zależność między pomiarami wydolności krążeniowo-oddechowej a całkowitą masą mózgu oraz objętością substancji szarej. Tym samym nie zaobserwowano zwiększenia substancji białej w mózgu. Zmiany o wartości 1-SD (odchylenie standardowe) dla szczytowego zużycia tlenu (VO2peak), pochłaniania tlenu w punkcie beztlenowym (VO2@AT) oraz maksymalnego zużycia tlenu (Wmax) odpowiadały kolejno zwiększeniu objętości substancji szarej o 5.31 cm³, 1.79 cm³, i 5.70 cm³.

Analiza morfometryczna VBM pod kątem zależności wydolności krążeniowo-oddechowej a objętością substancji szarej w mózgu

Analiza morfometryczna VBM wykonana pod kątem szczytowego zużycia tlenu (VO2peak) oraz maksymalnego zużycia tlenu (Wmax) wykazała znaczny korzystny związek z objętością substancji szarej w mózgu. Głównymi obszarami mózgu, których zwiększenie objętości zostało powiązane z aktywnością fizyczną dla tych wytycznych są hipokamp, zakręt skroniowy, zakręt wrzecionowaty, zakręt obręczy, kora okołooczodołowa, móżdżek, lewe jądro ogoniaste oraz lewe wzgórze mózgu.

Niniejsze wyniki potwierdzają wnioski wyciągnięte podczas wcześniejszych badań. nad wpływem aktywności fizycznej na hipokamp oraz korę okołooczodołową w mózgu. Wyniki te są niezwykle istotne szczególnie ze względu na rolę obu obszarów mózgu. Hipokamp pełni funkcje związane z kontrolą stresu, oraz, co ważne, zapamiętywaniem (zbieranie wspomnień, pamięć długotrwała, przywoływanie zebranych wspomnień). Zanik hipokampa został skojarzony z chorobami takimi jak Alzheimer, depresja i schizofrenia. Z kolei obszar kory okołooczodołowej odpowiedzialny jest za emocjonalne podejmowanie decyzji

Analiza morfometryczna VBM pod kątem pochłaniania tlenu w punkcie beztlenowym (VO2@AT) wykazała korzystne zmiany w objętości substancji szarej jedynie w obszarze lewego środkowego zakrętu skroniowego.

Analiza wydolności krążeniowo-oddechowej pod kątem zmniejszenia masy mózgu związanego ze starzeniem się

W celu zbadania tych wartości wyekstraktowano komputerowo objętość fragmentów substancji szarej z dwóch miejsc. Miejsca te odpowiadały 5 mm wokół hipokampa. Badania powtórzono u 2013 uczestników. Badania wpływu zależności wydolności krążeniowo-oddechowej oraz wieku na substancję szarą z użyciem analizy morfometrycznej VBM wykazały dużą zależność między tymi czynnikami w stosunku do objętości masy mózgu. Dla lewej i prawej części hipokampa były to kolejno wartości 352 wokseli (VO2peak) i 472 wokseli (Wmax) oraz 156 wokseli (VO2peak) i 184 wokseli (Wmax). Dodatkowo, zaobserwowany stosunek wieku do szczytowego zużycia tlenu (VO2peak) oraz maksymalnego zużycia tlenu (Wmax) na objętość hipokampa wskazały na dużo większe korzyści dla osób po 45 roku życia, u których wydolność krążeniowo-oddechowa była wyższa.

Związek pomiędzy wydolnością krążeniowo-oddechowa a masą ogólną organizmu oraz objętością substancji szarej w mózgu

Analizy objętościowe wykazały korzystny związek pomiędzy objętością substancji szarej pod kątem stosunku wydajności mierzonej za pomocą VO2peak do masy ciała i wydolności mierzonej za pomocą Wmax do masy ciała. Korzystną zależność zaobserwowano również pomiędzy całkowitą masą mózgu pod kątem stosunku wydajności mierzonej za pomocą VO2peak do masy ciała. Wzrost objętości substancji szarej dla stosunku szczytowego zużycia tlenu (VO2peak) do masy ciała oraz maksymalnego zużycia tlenu (Wmax) do masy ciała wyniósł kolejno 3.08 cm³ oraz 2.87 cm³ dla wartości 1-SD. Zanotowano także wzrost ogólnej masy mózgu o wartości 6.88 cm³ dla stosunku szczytowego zużycia tlenu (VO2peak) do masy ciała (dla wartości 1-SD).

WNIOSKI

Wyniki niniejszego badania dowodzą, że lepsza wydolność krążeniowo-oddechowa ma pozytywny wpływ na objętość mózgu w kilku kluczowych obszarach, które nie mają związku z funkcjami motorycznymi organizmu. Tym samym potwierdzono pozytywny wpływ aktywności fizycznej na zmniejszenie ryzyka zachorowania na Alzheimera. Ponadto, osoby starsze wykazują dużo większe korzyści z aktywności fizycznej na rozmiar hipokampu, obszaru mózgu odpowiedzialnego głównie za pamięć. Oprócz tego wydolność fizyczna to kluczowy element obniżający ryzyko chorób sercowo-naczyniowych oraz zachorowania na raka.

Kraje na całym świecie borykają się z problemem starzejącego się społeczeństwa. Dlatego kluczowe jest znalezienie odpowiednich strategii pomagających w spowolnieniu starzenia się mózgu oraz ochronie struktury i funkcjonowaniu mózgu u osób starszych. Na podstawie niniejszych badań wynika, że kluczowym elementem takiej strategii może być aktywność fizyczna.

źródła:

K. Wittfeld, C. Jochem, M, Dörr, et. al. (2020). Cardiorespiratory Fitness and Gray Matter Volume in the Temporal, Frontal, and Cerebellar Regions in the General Population https://doi.org/10.1016/j.mayocp.2019.05.030

Izabela Bartosiewicz

Ukończyłam Japonistykę i Etnolingwistykę nabywając umiejętności z języków angielskiego, japońskiego, włoskiego, komunikacji interkulturowej i tłumaczeń. Sport był zawsze istotną częścią mojego życia. Jako stypendystka rządu japońskiego, przez rok prowadziłam badania nad językiem piłkarskim na Uniwersytecie Kyoto Sangyo. Obecnie większość czasu przebywam w Korei Południowej, gdzie zdobywam kolejne doświadczenia językowe i kulturowe. Prowadzę portal www.speaksporty.pl, na którym dzielę się praktycznymi materiałami wspierającymi sportowców i trenerów w nauce języka angielskiego.

Dodaj komentarz