Acute effects of vigorous-intensity aerobic exercise on spontaneous brain activity in healthy adults : an explorative fMRI study

Johdanto: Fyysinen aktiivisuus parantaa kaikenikäisten kognitiivisia kykyjä. Aerobinen liikunta lisää lyhytaikaisesti kognitiivista suorituskykyä. Ilmiötä kutsutaan ”aerobiseksi herkistämiseksi”. Herkistäminen näkyy lisääntyneenä aivokuoren aktivaationa välittömästi liikunnan jälkeen. Toiminnallinen magneettikuvantaminen (fMRI) on tehokas tapa mitata aivojen aktivaatiota. Tutkimuksen tarkoituksena on hyödyntää lepotilan fMRI:ta mittaamaan spontaania aktivaatiota kovatehoisen liikunnan jälkeen. Menetelmät: Tutkimuksen koehenkilöille (n=14) tehtiin ennakkotarkastus ja kuntotesti (VO2peak). Tutkimusohjelmaan kuului 5+25 min 50/70%VO2peak -pyöräergometriakuormitus ja fMRI ennen ja jälkeen kuormituksen. Liikunnan akuutteja vaikutuksia aivojen spontaaniin aktivaatioon tutkittiin eristämällä matalien taajuuksien amplitudit (ALFF) lepotilan fMRI-kuvista ja vertailtiin lepotilan kuvia 30, 60 ja 90 min kuviin. FMRI-kuvien esikäsittelyssä sekä yksilö- ja ryhmäanalyyseissä käytetiin MATLABin työkaluja DPABIa ja SPM12a. Varianssianalyysejä käytettiin tilastollisten erojen sekä laktaatin selittävän vaikutuksen löytämiseen kuvista. Korrelaatioita kuvien ja koehenkilöiden iän, sukupuolen, painoindeksin, rasvaprosentin, laktaatin ja VO2peak:n välillä katsottiin usean muuttujan regressioanalyysillä. Tulokset korjattiin yhdistetyllä merkitsevyystasolla (FWE) väärien positiivisten varalta. Tulokset: Akuutti aerobinen liikuntakuormitus lisäsi tehokkaasti alueellista spontaania aivoaktivaatiota 30 min kuormituksen jälkeen. Kuormituksen jälkeen aktivaatio kohosi otsa-, päälaki- ja takaraivolohkossa sekä pikkuaivoissa. Laktaattikorjauksella otsalohkon kohonnutta aktivaatiota ei havaittu. ALFF korreloi negatiivisesti 30 min kuormituksen jälkeen painoindeksin kanssa otsa- ja takaraivolohkossa, mutta muita korrelaatiota ei löydetty. Johtopäätökset: Tulokset viittaavat korkeatehoisen aerobisen liikunnan lisäävän spontaania aivoaktivaatiota 30 min kuormituksen jälkeen, mikä tukee ”aerobista herkistämistä”. Osa tuloksista viittaa korkean painoindeksin vaimentavan liikunnan jälkeistä aktivaatiota, mutta näyttö on epäjohdonmukaista. Kuormituksen jälkeiset aluetason muutokset näyttävät riippuvan kuormituksen intensiteetistä, sillä laktaattikorjaus muutti tuloksia. Vahvoja johtopäätöksiä ei voida kuitenkaan aluetasoisista muutoksista tehdä, sillä käytetty monivertailumalli ei ehkä sovellu tutkimukseen. Tulevaisuudessa herkistämistutkimuksissa tulisi käyttää yhtenäistä monivertailumallia, ja niihin kannattaisi yhteensovittaa myös muita aktivaation mittaustapoja.