Blir man smart av att jogga? Fysisk tränings påverkan på hjärnan CJ Olsson, Dr. Med. Sci. Idrottsmedicin Umeå Universitet UFBI (Umeå centre for Functional Brain Imaging) www.umeabrainimaging.com
Träning ger färdighet Vi blir bra på det vi tränar Gäller det även hjärnan?
Umea Center for Functional Startades 2001 Director: Lars Nyberg, Roland S Johansson, Katrine Riklund Åhlström Brain Imaging (UFBI) www.umeabrainimaging.com En skanner för forskning på heltid, 3T Två skannrar för deltids forskning (1.5 & 3T) Ca 25 medlemmar
Magnetkamera Hjärnans struktur (MRI) Hjärnans funktion (fmri) fmri = indirekt mått på (synaptisk) neural aktivitet Logothetis et al (2001), Nature Viswanathan & Freeman (2007) Nat neurosci
Den åldrande hjärnan Ung Gammal Gammal
Hjärnvolym vid normalt åldrande Hjärnvolym minskar vid åldrande både när det gäller vit substans, grå substans (cortex) och detta resulterar till att cerebrospinalvätskan som omsluter hjärna och ryggmärg ökar. Sowell et al., 2003
Minne Långtidsminne Deklarativt (explicit) Procedur (implicit) semantiskt episodiskt betingning vanor & färdigheter priming icke associativt Arbetsminne
BETULA projektet Sample Wave 1 (1988-90) Wave 2 (1993-95) Wave 3 (1998-00) Wave 4 (2003-05) Wave 5 (2008-10) 1 N=1000 35-80 yrs 862 (86%) 40-85 yrs 730 (85%) 45-90 yrs 609 (83%) 50-95 yrs 404(66%) 55-100 yrs 2 N=1000 684 (86%) 35-80 yrs 50-85 yrs --- --- 3 N=1000 40-85 yrs 829 (83%) 45-90 yrs 698 (84%) 50-95 yrs 440(63%) 55-100 yrs 4 N=600 35-90 yrs --- --- 5 N=563 35-95 yrs --- 6 N=360 25-80 yrs Total = 4500 participants
Individuella tester 1. Hälsoundersökning - nuvarande och tidigare hälsa - subjektiva frågeformulär - sociala variabler - kritiska livshändelser - personlikhet - genotyping (APOE, COMT) 2. Kognitiva funktioner
Åldrande och kognitiv förmåga Rönnlund et al. (2005) Park et al. (2002)
Vad ska vi göra åt det? Måste hitta ett skydd för våra hjärnfunktioner Är det möjligt att förbättra sina kognitiva funktioner? Hur ska vi gå tillväga? Minnesträning?
Test av uppdatering
T
H
G
B
S
K
R
Vilka var de fyra sist presenterade bokstäverna?
B S K R
Kognitiv träning fmri 1 Week 1 Week 2 Week 3 Week 4 Week 5 fmri 2 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 fmri 1 W1 W2 W3 W4 W5 fmri 2 Young Trained Young Controls Old Trained Old Controls Dahlin et al., 2008, Science
Kognitiv träning Vad blir man bättre på? Transfer (överföringsuppgifter) endast för unga Endast till uppgift inom samma exekutiva grupp Dahlin et al., 2008, Science
Vad skapar transfer? Träningen ökade aktiveringen i striatum, men endast för uppdateringsuppgiften, detta leder då till att striatum blir mer effektivt och kan bättre användas till andra uppdateringsuppgifter men inte skapar transfer till andra exekutiva uppgifter då dessa inte använder striatum. Dahlin et al., 2008, Science
Håller träningen i sig? 18 månader efter det att träningen upphörde testades deltagarna igen. Effekterna var då kvar vilket tyder på att kognitiv träning är väldigt robust (jämför med vad5 veckors fysik träning skulle ha för effekt 18 månader efter att träningen är slut) Dahlin et al., 2008, Psych & Aging
Fysisk aktivitet och kognition Samband VO 2 max och Hippocampus volym Högre VO2 max är relaterat till större HC volym för äldre stillasittande individer (Erickson et al., 2009)
Inte bara äldre Alla som mönstrade 1950-1976 Fysisk status och olika intelligensmått Det fanns samband mellan aerob kapacitet och de olika kognitiva test som utförs vid mönstring. Detta samband fanns ej för styrkebetonade tester Kunde predicera skolresultat senare i livet Åberg et al., 2009
Vadihjärnanskullekunna förändrasavkonditionsträning? Kommer en träningsintervention att förhindra åldersrelaterade förändringar på hippokampus volymen? Semi-automated segmentation algorithm based on manual segmentation of 317 subjects Erickson et al., PNAS
Förändrad kognition efter fysisk träning 6 månaders konditionsträning 3 dagar / vecka 60 minuter per gång: träning konditionsträning. Stretching Hillman et al., 2008, Nat. Neur. Reviews
Förändrad hjärnvolym efter fysisk träning 6 månaders konditionsträning (promenader) Områden som stärks efter aerob träning är i frontal loben Parietal loben samt kopplingarna mellan hjärnhalvorna. Alltså regioner som är viktiga för kognitivt arbete blir mer effektiva efter aerob träning. Hillman et al., 2008, Nat. Neur. Reviews
Förändringavhippokampusvolymen under 1 årsintervention (liknande träning som den över 6 mån) Träningsinterventionen: Första 6 månaderna minskad degenerering av hippocampus. efter 1 år, volymökning av hippocampus. bevarad hippokampusvolym leder till bättre minne Erickson et al., PNAS 2011
Inte bara åldrande Förändrad funktionell hjärnaktivitet hos personer med arbetsrelaterad stressproblematik? Normalisering av aktiveringsmönstret då stresstillståndet behandlats? Interventionsstudier RECO
Starkt stöd för förhållande mellan fysisk aktivitet och hjärnans funktioner Kan bromsa åldrande Be smart, exercise your heart Inte bara träning utan även diet
Tack! CIF Wallenbergstiftelsen VR UFBI