Wpływ ostrych ćwiczeń interwałowych o wysokiej intensywności na czasową dynamikę pamięci roboczej i aktywność opóźnienia kontralateralnego, część 1

Abstrakcyjny

W niniejszym badaniu zbadano ostry wpływ ćwiczeń interwałowych o wysokiej intensywności (HIIE) na czasowe zmiany wskaźników behawioralnych i neuroelektrycznych pamięci roboczej. Młodzi dorośli (n = 22) wykonali zadanie polegające na wizualnym wykryciu zmian w pamięci roboczej o jednakowo prawdopodobnych rozmiarach zestawu kropek od 2- do 5-, podczas gdy aktywność opóźnienia kontralateralnego (CDA) i komponenty N2pc ERP oceniano w trzech kolejnych okresach ( 40-min, 54-min i 68-min) po trzech oddzielnych, równoważonych 9-min sesjach odpoczynku w pozycji siedzącej, aerobik HIIE (interwały na bieżni podczas biegu o umiarkowanej i wysokiej intensywności /okresy chodzenia) i HIIE-aerobik/opór (przerwy odpoczynku i kalistenika z ciężarem ciała).

W ostatnich latach, wraz z poprawą standardów życia ludzi i poziomu świadomości kulturowej, coraz więcej ludzi zaczęło zwracać uwagę na znaczenie zdrowia fizycznego i ćwiczeń umysłowych. Ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności to nowa forma ćwiczeń, która cieszy się dużą popularnością wśród ludzi. Badania pokazują, że ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności mogą nie tylko poprawić zdrowie fizyczne, ale także poprawić pamięć.

Ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności oznaczają wykonywanie ćwiczeń o dużej intensywności w krótkim czasie, takich jak sprint, szybkie wchodzenie po schodach itp., a następnie przerwę na odpoczynek przed wykonaniem kolejnej rundy ćwiczeń, którą można wykonać wielokrotnie. Ten rodzaj ćwiczeń ostro kontrastuje z tradycyjnymi, długotrwałymi ćwiczeniami aerobowymi i może skuteczniej podnieść poziom metabolizmu organizmu.

Badania wykazały, że ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności mogą promować syntezę białek w mięśniach ludzkiego ciała, zwiększać liczbę mitochondriów w organizmie, a tym samym zwiększać zdolność metaboliczną organizmu. Ponadto przerywane ćwiczenia mogą stymulować hipokamp w mózgu i sprzyjać wytwarzaniu i łączeniu neuronów, poprawiając w ten sposób pamięć.

W przypadku nastolatków i osób starszych korzyści płynące z ćwiczeń interwałowych o wysokiej intensywności są jeszcze bardziej widoczne. Nastolatki znajdują się w krytycznym okresie rozwoju fizycznego i intelektualnego. Odpowiednie ćwiczenia interwałowe o wysokiej intensywności mogą pomóc im wzmocnić siłę fizyczną, zbudować dobrą postawę, poprawić sprawność fizyczną i koncentrację, zmniejszyć zmęczenie i ułatwić utrzymanie szczęśliwego nastawienia. Kiedy osoby starsze wykonują przerywane ćwiczenia o wysokiej intensywności, mogą zwiększyć spożycie kalorii, zmniejszyć zawartość tłuszczu, przyspieszyć metabolizm i utrzymać zdrową kondycję fizyczną. Widać, że musimy poprawić naszą pamięć. Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy o wielu unikalnych efektach, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność mięsa mielonego wynika z różnych zawartych w nim składników aktywnych, w tym kwasów, polisacharydów, flawonoidów itp. Składniki te mogą na różne sposoby promować zdrowie mózgu.

Kliknij Poznaj 10 sposobów na poprawę pamięci

Wyniki behawioralne wykazały większą4-dokładność kropek dla HIIE-aerobiku/oporu w porównaniu z HIIE-aerobikiem/tylko w pozycji siedzącej przy 40-min, utrzymanie dokładności 5-kropki w czasie dla HIIE-aerobiku w porównaniu z HIIE-aerobikiem/ opór i odpoczynek w pozycji siedzącej oraz większa stabilność czasowa ogólnej dokładności (tj. korelacja międzyklasowa pomiędzy ocenami sąsiadującymi czasowo) dla obu warunków HIIE w porównaniu z pracą w pozycji siedzącej. Wyniki CDA i N2pcres nie wykazały żadnych zmian w amplitudzie w czasie oraz pomiędzy HIIE-aerobikiem, HIIE-aerobikiem/oporem i pozycją siedzącą.

Jednakże większą stabilność czasową amplitudy CDA zaobserwowano dla HIIE-aerobiku w porównaniu do odpoczynku w pozycji siedzącej. Odkrycia te sugerują, że krótkie ataki HIIE mogą służyć jako skuteczna metoda poprawy i czasowej stabilizacji zachowania, przy czym istnieją pewne dowody na stabilizację wskaźników neuroelektrycznych pojemności pamięci roboczej. Łącznie dane te ogólnie sugerują, że krótkie, intensywne ćwiczenia mogą ułatwiać poprawę podstawowych operacji umysłowych odpowiedzialnych za stabilność czasową funkcji poznawczych i neurokognitywnych.

SŁOWA KLUCZOWE

Opóźnienie kontralateralne, ERP, ćwiczenia, pamięć robocza, młodzi dorośli.

1|WSTĘP

Single bouts of exercise have a positive effect on cognitive function with meta-analyses revealing potential moderators for optimal cognitive performance gains including the time window for cognitive assessment following exercise (11- to 20-min), type (continuous aerobic), intensity (light-to-moderate), and duration of exercise (>20-min) (Chang i in., 2012; Etnier i in., 1997; Lambourne i Tomporowski, 2010; Ludyga i in., 2016; McMorris i Hale, 2012; Verburgh i in., 2014).

Dane te komplikują jednak niedawne dowody wskazujące na podobną poprawę funkcji poznawczych po krótkich seriach (9- min) ćwiczeń interwałowych o wysokiej intensywności (HIIE; Kao i in., 2017; Moreau i Chou, 2019), a dodatkowe dowody wskazują na utrzymujące się poprawa pamięci 24-godziny po zaprzestaniu ćwiczeń (Sng i in., 2018).

Te ostatnie odkrycia sugerują, że obecny stan literatury daleki jest od określenia zależności dawka-odpowiedź dla ogólnych wyników poznawczych (Pontifex i in., 2019) i podkreślają potrzebę dalszego badania takich moderatorów i ich wpływu na wydajność poznawczą po intensywnym wysiłku fizycznym. w związku z tym niniejsze badanie ma na celu dalsze wyjaśnienie modalności ćwiczeń (tj. HIIE) i czasu oceny funkcji poznawczych poprzez ocenę wpływu różnych modalności HIIE na czasową dynamikę kontroli poznawczej i funkcjonowanie mózgu po ostrych ćwiczeniach u młodych dorosłych.

1.1|Kontrola poznawcza i systemy ERP

Kontrola poznawcza reprezentuje zbiór zorientowanych na cel operacji umysłowych, które są odpowiedzialne za koordynację przetwarzania odgórnego (Botvinick i in., 2001; Norman i Shallice, 1986; Rogers i Monsell, 1995), włączając ujednolicone, ale odrębne procesy pamięci roboczej, kontroli hamowania i funkcji poznawczych. elastyczność (Miyake i in., 2000). Kontrolę poznawczą można dalej oceniać za pomocą technik psychofizjologicznych, w tym elektroencefalografii (EEG; sumowanie wahań napięcia pochodzących ze szczeliny postsynaptycznej mierzonych na skórze głowy) i potencjałów związanych ze zdarzeniami (ERP; średnia aktywność EEG zablokowana w czasie zdarzenia w otoczeniu).

ERP zapewniają milisekundowe pomiary operacji umysłowych obejmujących zdarzenie, które może nie być oczywiste na podstawie samych wyników zachowania (Luck, 2014). Skuteczne metody ERP wymagają dużej liczby prób w celu ustabilizowania interesującego komponentu ERP (Huffmeijer i in., 2014). W związku z tym badania ERP – w tym badania intensywnego wysiłku fizycznego (Hillman i in., 2009; Kamijo i in., 2009; Kao i in., 2017, 2018; O'Leary i in., 2011; Pontifex i in., 2013; Scudderet al., 2012) – wdrażaj długotrwałe oceny poznawcze, które następnie są uśredniane w całym przedziale testowym. Ta długotrwała metoda „migawki” może być problematyczna w przypadku dokładnych badań ćwiczeń, biorąc pod uwagę mieszane wyniki dotyczące przebiegu w czasie powrotu do stanu wyjściowego oraz dowody ujawniające wahania funkcji poznawczych wraz ze zmianami zasobów umysłowych potrzebnych do wykonania zadania z chwili na chwilę (Haroush i in., 2010). ; Kane i in., 2017).

Dlatego uśrednianie wielu długotrwałych ocen może uchwycić jedynie skończoną reprezentację trwającego przetwarzania poznawczego, co prawdopodobnie ogranicza nasze zrozumienie czasowych wahań wskaźników behawioralnych i neuronowych, na które wpływa ostre ćwiczenie. Dlatego też korzystna może być ocena wielu punktów czasowych w ciągu dłuższego okresu czasu w mózgu i zachowaniu po ostrym wysiłku fizycznym. To nowe podejście może dostarczyć dalszych informacji na temat wpływu intensywnych ćwiczeń na stabilność operacji umysłowych w godzinach nadliczbowych. Zatem w niniejszym badaniu starano się wykorzystać metody ERP do oceny czasowej dynamiki kontroli poznawczej – w szczególności pamięci roboczej – i funkcji neurokognitywnych po różnych modalnościach ostrego HIIE.

1.2|Pamięć robocza, zadanie wykrywania zmian i aktywność opóźnienia kontralateralnego

Pamięć robocza to wieloaspektowy system poznawczy, który jest odpowiedzialny za utrzymywanie aktywnych informacji w celu ich aktualizowania i manipulowania (Baddeley i Hitch, 1974; Cowan, 1999; Kane i Engle, 2002). W ramach najnowszych trendów starano się ocenić granice pojemności aktywnych reprezentacji mentalnych za pomocą zadania wykrywania zmian w pamięci wzrokowej (Luck i Vogel, 2013; Luria i in., 2016).

Zadanie to wymaga od osób zapamiętania jak największej liczby elementów w obserwowanej tablicy (np. grup pojedynczych kwadratów o liczbie od 2 do 8 kwadratów), a następnie, po krótkim okresie przechowywania, przypomnienia sobie, czy jakiekolwiek elementy w obserwowanej tablicy uległy zmianie (np. kolor, orientacja). Zadanie to pozwala zmierzyć indywidualne różnice w granicach pojemności dla pewnej liczby elementów przechowywanych w wizualnej pamięci roboczej, charakteryzującej się poziomem, przy którym wykonanie zadania nie zmienia się wraz ze wzrostem ustalonego rozmiaru (asymptota).

Co ciekawe, te pomiary pojemności pamięci roboczej są dodatnio skorelowane z szerokimi miarami funkcji poznawczych i stanowią unikalny marker różnic indywidualnych dla globalnej inteligencji płynnej, odpowiadający za 43% ogólnej wariancji w miarach baterii poznawczej (Fukuda i in., 2010). Dlatego pojemność pamięci roboczej ma szerokie implikacje dla skutecznych funkcji poznawczych w innych dziedzinach.

Jeśli chodzi o niniejsze badanie, badania wykorzystujące zadanie wykrywania zmian ujawniają wysoką wiarygodność testu-ponownego testu (Dai i in., 2019) nawet po 1,5 roku między sesjami testowymi (Johnson i in., 2013), a dalsze dowody wskazują na stabilną zmienność wewnątrzosobniczą w wynikach w ciągu 30 kolejnych dni, nawet jeśli zadanie jest dobrze przećwiczone (Xu i in., 2018). Podsumowując, zadanie wykrywania zmian dobrze nadaje się do niniejszego badania w celu oceny zmian w stabilności pamięci roboczej po ostrym wysiłku fizycznym, biorąc pod uwagę solidny charakter wzorców stabilizacji obserwowanych w przypadku tego środka.

Zadanie wykrywania zmian zyskuje popularność w badaniach neuroobrazowych, biorąc pod uwagę, że zachowanie skutkuje aktywacją równoległych neuronów w okresie zatrzymania opóźnienia, zarówno w badaniach na naczelnych z jednym neuronem (Miller i in., 1991), jak i, ostatnio, w badaniach ERP (Luck i Vogel, 2013). Aktywność neuronowa ERP – określana jako aktywność opóźnienia kontralateralnego (CDA) – jest reprezentowana jako ujemna fala powolna nad tylnymi miejscami elektrod, które są przeciwne do zapamiętanych pozycji, rozpoczynając ~ 400 ms po rozpoczęciu bodźca.

Nowe badania wykazały, że amplituda CDA wzrasta wraz ze wzrostem liczby elementów do zapamiętania, aż do osiągnięcia ograniczeń pojemności (tj. asymptoty), a dalsze dowody wskazują na silne dodatnie korelacje zwiększonej amplitudy z lepszą wydajnością w zadaniu wykrywania zmian (Vogel i in., 2005; Vogel i Machizawa, 2004). Dlatego powszechnie przyjmuje się, że amplituda CDA reprezentuje wskaźnik ograniczeń pojemności pamięci roboczej podczas każdej próby. Do tej pory większość badań ERP oceniających skutki ostrych ćwiczeń skupiała się głównie na komponencie P3 (związanym z alokacją zasobów uwagi i synchronizacją wymagań poznawczych), a ustalenia wykazały poprawę zachowań związanych z uwagą i zmiany amplitudy P3 po ćwiczeniach (Kao i in., 2020).

Co ciekawe, zmiany w pamięci roboczej mogą być wspomagane przez procesy uwagi odpowiedzialne za efektywną pamięć roboczą. Chociaż szczegółowe omówienie tego podejścia wykracza poza zakres niniejszego badania, warto zauważyć, że CDA jest poprzedzona przeciwstronną aktywacją ujemną (tj. N2pc). rozpoczyna się ~200 ms po rozpoczęciu bodźca i jest powszechnie stosowany jako wskaźnik uwagi wzrokowo-przestrzennej. Biorąc pod uwagę, że wcześniejsze badania wykazały poprawę aspektów przetwarzania uwagi i powiązanych komponentów ERP (P3) po ostrym wysiłku fizycznym, zmiany N2pc po ostrym HIIE mogą mieć wpływ na wyniki CDA.

Zatem niniejsze badanie ma na celu poszerzenie wcześniejszych ustaleń poprzez włączenie zadania, które dobrze nadaje się do generowania odpowiedzi neuroelektrycznych ściśle powiązanych z pojemnością pamięci roboczej, jednocześnie badając N2pc w celu ustalenia, czy ostry HIIE wpływa na procesy uwagi przestrzennej, co z kolei prawdopodobnie zakłóca wyniki CDA .

For more information:1950477648nn@gmail.com