文摘

越来越多的证据支持使用体育锻炼干预改善身体和认知表现健康的老年人。很少有研究有氧运动对斯特鲁任务性能的影响,执行功能的测量。在当前三个月有氧训练研究,50名老年人(平均年龄67.96±6.25年)被随机分配到三个月的体育锻炼组或对照组(名单)。每周训练3次为60分钟。所有参与者完成预处理和检测后的认知能力使用修改后的特鲁任务和物理性能(Rockport英里测试)。控制相比,培训组有显著改善的物理容量()和增强特鲁性能,但只有在抑制/切换条件()。此外,增加有氧能力训练诱导的相关负面的反应时间抑制/切换条件Stroop任务后续测试(;)。重要的是,在认知能力观察报告收益只有三个月的体能训练。综上所述,这些研究结果显示,即使短期物理干预可以提高老年人的执行功能。

1。介绍

各种执行功能的前额叶皮层过程持续的下降随着时间的推移,(1)(例如,响应准备(2和任务切换3])。最近的执行功能表明,他们依靠独特的基本机制4),即更新(新信息),抑制(抑制优势的反应)和转移(从一个心理定势转移到另一个),可以改变随着年龄的不同。认知能力下降的变化轨迹5)表明,补偿机制(6(即)和个人因素。,involvement in physical activity and cognitive reserve) [7)可以减少这些赤字。

体育活动,定义为任何活动,包括身体动作,是可以减少个人因素老化对执行功能的影响(8,9]。在目标导向的研究中,体育活动计划,结构,和重复的改善身体健康,定义为能够有效运转和有效地工作和休闲活动,满足不可预见的紧急情况下10]。从理论上讲,“选择性改善”假说(11)认为,有氧运动增加心肺适能称为索引通过直接测量或估计(即。,capacity of the body to transport and use oxygen during incremental exercise) should present the largest benefit in tasks requiring executive control processes [12,13](但也看到[14阻力训练的效果)。

最近的一个评论(15)发现证据表明长期体力活动干预对任务需要有一致的影响抑制或要求双重任务协调,需要转移的任务相比,这表明基本的执行功能机制可能不同受到运动的影响。然而,对双重任务协调一致性的影响仍不稳定,因为它是基于只有两个结果16,17]。在目前的研究中,我们探讨有氧运动的影响在一个复杂的任务需要抑制和转移(双执行功能条件),相对于一个任务只需要抑制。

一个任务通常用于探索年龄差异抑制控制过程的干扰条件Stroop颜色词任务(18]。在这种情况下,Stroop效应发生在命名的颜色墨水写的词,这发生得更快,更精确的颜色用的名字是相等的(例如,蓝色用蓝色),而不是不一致(例如,蓝色写在红色)。与年轻人相比,老年人演示更长的反应时间(RTs)和较高的错误率(即不一致的条件。,干扰条件)19- - - - - -22]。

本研究针对久坐不动的老年人(即。,no or irregular physical activity) and examined if the benefits of aerobic exercise extend to different executive processes measured by using a modified version of the Stroop task [23]。这个修改版本包括一个交换条件除了经典的干扰或抑制状态。转移的执行组件,或者不同的任务集之间切换的能力,展示了最健壮与年龄相关的赤字(24),已被确定为一个重要的预测维护老年人的独立生活(25]。按照Barenberg et al。15),执行功能的有氧运动训练效益应该观察到抑制状态。抑制条件相比,我们预计双执行功能条件证明小训练的好处,因为现有的长期体力活动效益需要转移的任务的结果不一致的(15]。

2。方法

2.1。参与者

通过广告在蒙特利尔地区的社区中心,77老年人被招募。所有参与者完成了电话筛选评价研究中承认之前他们的身体健康。从事剧烈体育活动时的风险水平和身体活动水平在过去的12个月评估资质的修改问卷的完成体育活动(QAA-P)和修改的活动调查问卷(MAQ) [26]。只有久坐不动的成年人,他们的体育活动的频率低于每周两次,被录取。

排除标准包括神经系统疾病史或大手术在前一年的研究中,听觉或视觉障碍,没有纠正,心血管疾病或血管外围攻击,和/或中度到重度高血压。为了排除参与者与痴呆或抑郁,对细微精神状态检查得分低于26/30 (MMSE) [27),高于11老年抑郁量表(GDS) (28导致排斥。十个参与者不符合入选标准。

分配剩余的67名参与者是基于订单的招聘和参与者的意愿从事三个月健身训练计划。因此,32参与者分配到实验组,其余35被分配到对照组不接受任何训练。完成筛选之后,七个参与者培训组和对照组10决定不追求个人原因的研究。培训组,没有基线特征在个体之间的差异决定不去追求和那些仍在研究。在对照组,那些停止老()和得分较低(分测验的WAIS-III)相似之处。

剩下的参与者在有氧运动组(F / M = 21/4;年龄(年)= 67.80±6.60;教育(年)= 14.36±4.17)和对照组(;年龄(年)= 67.72±6.01;教育(年)= 12.92±2.61)完成了研究。50在这些参与者中,一个参与者在每组排除由于丢失的Stroop测试数据统计分析。在五点健康评价范围内(5 =优秀),实验()和对照组()平均评级是等价的。表1给出了两组的基线特征。

2.2。过程

在检测前会议,签署了同意书,筛查和问卷完成后,随着改性特鲁任务(见下面的描述)。在第二个会话中,心肺适能的测试(测试,Rockport英里[29日])。然后培训组参加了一个为期12周的有氧健身计划(见下文)。在测试后会话中,两组人评估相同的神经心理学电池(包括Stroop任务)和Rockport树立健康测试。这项研究是在一段尽早完成(1周检测前,12周的训练,和测试后的1周)。

2.3。有氧健身计划

3个月(31小时/周)体育锻炼项目是由拉伸和心肺锻炼(快走和有氧舞蹈)。足够的热身和降温期和进步,逐步增加锻炼持续时间和能量消耗实现了根据建议(30.]。心肺锻炼时间在培训项目也逐渐增加,开始每会话和增加15分钟直到每会话参与者锻炼40分钟。培训是由两个专业kinesiologists持续监督。训练的出勤率高,参与者参加会议的86.58%。

2.4。预处理和检测后措施:心肺功能评估

Rockport英里的测试(29日)是用来评估心肺健康。这行走测试提供了一个准确的估计的最大耗氧量水平(;(29日])。一个强大的相关系数(Rockport估计之间的)已经被报道和直接测量的在跑步机上增加测试(29日]。参与者穿着极S120心率监测器(美国纽约极电,成功湖)被要求走一英里没有停止,尽快。完成所需的时间距离是手动记录在秒表。心跳频率记录结束后1分钟步行测试。估计使用提供的方程(29日],考虑参与者的体重、年龄、性别、运动后心脏频率,和时间走1英里的距离。

2.5。预处理和检测后措施:斯特鲁的任务

本研究利用Stroop测试(23),有四个不同的条件。每个条件包括100刺激每一行(10项)打印在21.528厘米的纸。在第一个(阅读)条件下,参与者必须读印在黑色的文字(即。,红色,绿色,蓝色,黄色)。在第二个条件(命名),参与者需要矩形的颜色名称。在第三个条件(干扰),参与者必须名字的颜色墨水写的词。每个词的意义被忽略,因为它与颜色名称不一致(例如,“绿色”这个词写在红色)。这个条件是抑制唯一的条件。最后一个条件(抑制/开关)是类似于第三个条件,除了20颜色词的100件被包围着一个小盒子来表示参与者读这个词,而不是命名它的颜色。因此,参与者必须交替(或开关)在抑制/切换条件之间的命名的墨水颜色单词和读单词。这被认为是最复杂的,因为它需要两个条件执行流程(抑制和切换)。所有条件下,参与者尽快做出反应,而使最少的错误。 Reaction times (RTs) and the number of errors (corrected and uncorrected) were the main variables of interest.

3所示。结果

3.1。参与者的基线特征

一个方差分析显示组间无显著差异水平的正规教育,的患者,,一般语言能力(WAIS-III相似子测验的分数),GDS,MAQ得分,。培训和对照组也类似的年龄,。

3.2。心肺适应性评估

一个重要的组时间交互被发现,,确认参加培训组有明显改善估计(见图1(一)经过3个月的体能训练,,而估计控制参与者保持不变,。步行时间(参见图的分析1 (b))也证实了有氧运动干预的好处,通过重要的集团时间的交互,。参加培训的一组快走了一英里后12周的培训项目,,而参与者的步行时间对照组没有显著变化,。

3.3。斯特鲁任务

在基线、组性能特鲁任务(见表2)是等价的,没有观察到显著差异在阅读,、命名、干扰,和抑制/切换条件,。对于每一个斯特鲁条件,分测量变化的数量由于干预是计算如下:预先测试-测试后得分(见图2)。MANOVA透露一个显著影响抑制/组的交换条件,。没有发现不同的阅读, 、命名、和干扰条件下,。后续单变量分析的变化分数抑制/切换条件确认培训组的干预的影响,,没有发现差异为对照组,。此外,增加有氧能力负相关与反应时间测试后只有在抑制/切换条件的Stroop任务(为培训组)。

表2提出了总体错误率Stroop测试的每个条件。分析错误率通过魏克森讯号等级测试表明,控制和培训组,纠正错误的干扰和抑制/切换条件仍然是在3月。未改正的错误的数量提高干预的对照组只有条件(),和培训组改善只抑制/切换条件()。

4所示。讨论

本研究的结果表明,在老年人中,有氧训练计划的好处主要发生在执行功能后,可以看到这些好处只有三个月的体能训练。作为第一步,我们基于Rockport走测试确认培训组演示了改进心肺健康对照组相比,经过12周的体能训练。此外,培训组显示性能改进在Stroop任务需要多个执行过程,抑制/切换条件。仅作为抑制没有改善,我们解释这个改善切换域。一种解释可能是运动训练期间完成的类型。如前所述,有氧舞蹈运动参与者收到的是培训的一部分。研究[31日)已经支持提高心肺耐力经过12周的低强度有氧舞蹈在一群上了年纪的妇女。此外,与我们的研究结果相似,Coubard et al。32)评估执行功能在当代舞蹈培训,并演示了一个执行功能改进后5.7个月的当代舞蹈被认为只有在切换条件(规则转变卡片分类测试)而不是一个抑制条件(斯特鲁的任务)。与我们的结果,这表明,某些类型的运动可能会选择性地改善复杂的任务切换和/或多个执行流程。

没有一个特定的训练效果的干涉条件和一些研究,包括审查Barenberg et al。15]。例如,在一个四个月(3×1小时/周)的审判,清洁工等。33]表明Stroop干扰条件只有提高性能的耗氧训练。有趣的是,布卢门撒尔et al。34)使用相同的持续时间和强度的有氧训练没有复制这一发现。对照组的选择活动并不能解释这些不同结果两项研究包括一组不锻炼。一个可能的混杂因素是,这两项研究计算Stroop效应不同。在清洁工的研究中,RTs的阅读条件从“干涉”减去条件,作为一种改善运动能力。它提出了22),这些干扰分数成比例减少的影响普遍放缓,这通常是强调作为一个潜在的解释老年人Stroop效应的大小(35- - - - - -37]。因此,没有一个有氧的好处在抑制在布卢门撒尔的研究和我们的研究可能已经被其他因素阻碍,没有特定的任务。

布卢门撒尔et al。34]承认两个因素可以解释的差异之间的研究结果和清洁工等。33):(1)不同的样本特征(年龄、男女比例)和(2)改善有氧健身水平的差异。事实上,布卢门撒尔et al。34)报道,参与者经历不到50%(11.6%和27%)的改善在清洁工的研究报道。在最近的研究中,我们在两组没有差异基于年龄和男女比例,我们展示的显著改善在我们培训组,因此我们的研究结果是由这些因素不羞愧。

最后,重要的是要注意,我们的结果表明,执行性能的改善心血管健康和我们的培训集团是相关的。心肺适能的增加与反应时间负相关抑制/斯特鲁的切换条件测试后,表明确实有改善心肺功能和改进之间的关系在特鲁条件要求两名执行流程。我们并没有发现显著相关性心肺适能和抑制才能性能是符合最近的发现表明,心肺功能的改善不是一个增强的特鲁性能的前提38]。Smiley-Oyen et al。38)等效峰的改善他们的有氧(18%)和力量/灵活性运动训练组织(13%)完成了10个月后(31小时/周)的训练,但斯特鲁以RTs和准确性提高性能只有在有氧小组。这一结果突出的可能性在Stroop有氧运动性能的影响可能不是直接由心肺适能的变化本身。鉴于这种可能性,其他机制等提出了增强大脑血管化,增加可塑性虽然神经发生,神经营养因子(例如,脑源性神经营养因子(BDNF)) (39),或其他因素,改善神经元生存能力(40,41]。

两个限制影响我们的研究结果的普遍性。首先,任务是通过自我选择的方法,可能将更有动力个人在我们培训组;未来的研究应该包括更多的系统和随机赋值的方法。第二,我们的候补名单对照组前后次只评估点,这样,我们不能控制任何影响可能发生的社会化培训组,因为他们多次在为期12周的时期。一个更好的方法是提出一个相同的控制干预训练,包括体育活动但这并不增加心肺健康。

需要进一步的研究来阐明为什么在当下研究参与者培训组的抑制状况没有改善,为什么其他已发表的研究报告改进(Liu-Ambrose et al。14),例如)。将是一个很使用的成像技术已经显示出了与年龄相关的大脑活动差异当执行特鲁任务(42]。特别感兴趣的,最近的一项研究[43]发现不同模式之间的前额叶激活抑制条件和抑制/切换条件利用功能性近红外光谱(fNIRS)。因此,脑成像研究可能导致的理解与老年人的有氧训练效果与Stroop观察范例,特别是在抑制/切换条件,对老年人认知衰退已知敏感(44- - - - - -47]。

利益冲突

作者没有利益冲突披露。

承认

这项研究是由加拿大研究主席计划支持。