SiNAPSA, torek, 1. december 2020

eSiNAPSA

Spletna revija za znanstvenike, strokovnjake
in nevroznanstvene navdušence

Gibanje in kognicija

Jure Pešak

Gibanje je pomemben del zdravega načina življenja in vpliva tudi na kognitivno zdravje posameznika. Telesna aktivnost otroku omogoča ustrezen razvoj kognitivnega sistema in oblikuje kognitivno rezervo. To pomeni, da ima boljše izhodišče za zdravo staranje in se zaradi tega pozneje izrazijo bolezni iz spektra kognitivnega upada, npr. demence. Kasneje v življenju redna telesna aktivnost omogoča ohranjanje kognitivne rezerve in zmanjšuje tveganje za kognitivni upad ter ugodno vpliva na zdravo staranje. V starosti gibanje upočasnjuje s starostjo povezan kognitivni upad, pri že razviti demenci pa zavira napredovanje bolezni ali celo izboljša kognitivne sposobnosti.

 Slika 1: Gibanje in kognicija. Slika dostopna na priloženi povezavi: https://www.treehugger.com/culture/woman-tried-brain-exercises-year.html).
Slika 1: Gibanje in kognicija. Slika dostopna na priloženi povezavi https://www.treehugger.com/culture/woman-tried-brain-exercises-year.html.”

Mehanizem in vpliv telesne aktivnosti na kognitivni sistem se razlikujeta glede na starost. Pri otrocih fizična aktivnost krepi nevrogenezo in sinapse ter oblikuje zdravo nevronsko mrežo kognicije. Pri odraslih ljudeh ohranja nevronsko mrežje s pomočjo nevroplastičnosti, prekrvavitve možganov in odrasle, sicer omejene, nevrogeneze, ki pa ima ključen pomen v tem obdobju. Pri starejših ljudeh z že razvito demenco ključno vpliva preko dveh glavnih mehanizmov:
a) upočasni nevrodegenerativni proces in s starostjo povezano izgubo sinaps in nevropila ter
b) zmanjša cerebrovaskularno breme z zaviranjem procesa ateroskleroze.

Novejše raziskave kažejo na vse pomembnejšo vlogo telesne aktivnosti in terapije, ki oponaša učinke redne telesne aktivnosti, pri obravnavi spektra kognitivnih motenj. V prihodnosti bosta imeli ključno vlogo pri ukrepih zajezitve epidemije demence in kognitivni rehabilitaciji nevrodegenerativnih bolezni.

Demenca – svetovni javnozdravstveni problem

Beseda »kognicija« izhaja iz latinščine in pomeni »védenje« 1,2. Definiramo jo lahko kot sposobnost zaznavanja in dojemanja notranjega in zunanjega sveta. Notranji svet zajema procese mišljenja in dojemanja sebe, zunanji svet pa razumevanje okolja, ki nas obdaja.

V starosti pogosto prisotna motnja v kognitivnih procesih nastane postopoma preko blagega kognitivnega upada do popolnoma razvitega sindroma demence – bolezenskega stanja, ki močno prizadane tako bolnika kot tudi svojce in širšo družbo. Spekter kognitivnih motenj demence postaja vse večji problem tako v Sloveniji kot tudi drugod v Evropi in po svetu. V razvitih državah več kot 10% ljudi nad 70 let in več kot 20% ljudi nad 80 let trpi zaradi blagega kognitivnega upada, ki je velikokrat povod za razvoj polno razvite oblike demence 3. Po ocenah Alzheimer Europe je leta 2012 v Sloveniji živelo 32.000 bolnikov z demenco 4.

Mednarodna organizacija za Alzheimerjevo bolezen in Svetovna zdravstvena organizacija ocenjujeta stroške demence, tako neposredne (diagnostika, zdravljenje, oskrba bolnikov v bolnici in na domu) kot posredne (stroški izgube produktivnosti in stroški nadomestnega dela), za leto 2015 na več kot 818 milijard dolarjev, kar zavzema odstotek celotnega bruto domačega proizvoda celotnega svetovnega prebivalstva. Zaradi staranja prebivalstva Slovenije – do leta 2030 bi namreč po modelu NIJZ 25% prebivalstva presegalo starost 65 let – je demenca prednostni javnozdravstveni problem 4.

Kognitivni sistem

Obsežnost pojma kognicije kot substrata številnih višjih možganskih funkcij lahko opišemo skozi naslednje poenostavljene funkcije: znanje oziroma védenje o predmetih, multisenzorna integracija, prostorska kognicija, pozornost, načrtovanje, imitacija in razumevanje 1,2. Temeljni morfološki substrat naštetih psiholoških vidikov predstavlja »kognitivni korteks«.

Kognitivni korteks je ključni del kognitivnega sistema možganov. Njegova nevrološka osnova leži v asociacijski skorji, ki predstavlja kar dve tretjini človeškega neokorteksa 1. Preprosto lahko rečemo, da posteriorni deli korteksa (vsi deli razen frontalnega režnja) omogočajo zaznavanje okolice in prilagajanje le-tej, frontalni korteks pa kot nadzornik posteriornih delov korteksa in struktur pod seboj usmerja kognitivno dejavnost in omogoča aktivno udejstvovanje v okolju in spreminjanje ter podrejanje le-tega lastnim potrebam 1,2. V sledečem delu prispevka bom opisal vpliv gibanja na posamezne psihološke vidike kognicije.

Motnje v kognitivnih procesih

Obsežne motnje kognitivnih procesov lahko prepoznamo že z natančno anamnezo in doslednjim nevrološkim statusom. V kliniki se pogosto uporablja Kratek preizkus spoznavnih sposobnosti (KPSS), pa tudi podrobnejša psihološka testiranja, ki bolj natančno ocenijo motnje v kognitivnih procesih. Kljub vsemu pogosto težko objektivno opredelimo kognitivni deficit, morda tudi zaradi pridruženih bolezni.
Glavni klinični znaki blagega kognitivnega upada so rezultat disfunkcije ene ali več možganskih regij, ki se po Petersen-Winblad kriterijih pokažejo kot odstopanje 1–1,5 standardnega odklona od pričakovanega rezultata kognitivnih zmožnosti v zdravi skupini ljudi. Pogostejša testiranja, ki se uporabljajo za diagnosticiranje poleg Petersen-Winblad kriterijev, so še Jak-Bondi kriteriji in kombinacije testov, npr. skupaj s KPSS 5. Funkcionalno se blag kognitivni upad pokaže kot klinično vidno zmanjšane kognitivne sposobnosti, ki pa ne zmanjšuje sposobnosti posameznika v vsakodnevnih aktivnostih in izključuje kriterije demence po kriterijih DSM-IV (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, 4th Edition; v slovenščini: Diagnostični in statistični priročnik za duševne bolezni, 4. izdaja)6.

Starostno pričakovani kognitivni upad, blag kognitivni upad in demenca nisojasno ločene kategorije, ampak jih na podlagi vnaprej določenih kriterijev pri posamezniku prepoznamo in diagnosticiramo na kontinuirajočem spektru upada kognitivnih funkcij skozi čas 7. Sindrom demence je pridobljeno stanje, ki ga definirajo kriteriji v DSM-IV, preprosteje ga lahko definiramo tudi kot kognitivni upad v vsaj dveh kognitivnih funkcijah s funkcionalno prizadetostjo v vsakdanjem življenju, pri čemer je bil pred boleznijo kognitivni sistem možganov primerno funkcionalno razvit 2,4.

Gibanje in kognitivno zdravje

Telesna vadba (TV) je eden najbolj ugodnih in učinkovitih načinov za zdravo staranje, ki samostojno ali skupaj z drugimi faktorji zdravega načina življenja zmanjša tveganje za starostno povezan kognitivni upad in nevrodegeneracijo. TV prinaša ugodne spremembe v vedenju, spominu, pozornosti, hitrosti multisenzorne integracije in drugih procesih v možganih in izboljšanih oziroma ohranjenih izvršilnih funkcijah možganov ter razumevanju in načrtovanju 1,8,6.

Redna TV v srednjih letih je povezana z manjšim tveganjem za razvoj demence kasneje v življenju. Ena izmed ključnih razlag je ugoden vpliv TV na hipokampalno nevrogenezo, kar izboljšuje s hipokampusom povezano učenje in spomin ter omiljuje posledice vsakodnevnega stresa. Med telesno aktivnostjo je dokazano povečan pretok krvi v možganih, pospešena angiogeneza in povečana permeabilnost hematoencefalne bariere, kar tudi ugodno vpliva na kognitivni sistem. Povezava med angiogenezo in nevrogenezo je vidna že po redni trimesečni telesni aktivnosti 8.

TV ugodno vpliva še preko izboljšane nevroplastičnosti, izločanja nevrotrofičnih faktorjev in drugih dejavnikov, ki spodbujejo nevrogenezo oziroma zavirajo nevrodegenerativne procese 8,9,10. TV verjetno ravno preko spodbujanja teh mehanizmov v procesih sicer zelo omejene nevrogeneze pri odraslih učinkovito zavira proces kognitivnega upada med staranjem 8,10. Fizična aktivnost (FA) je širok pojem, poenostavljeno je to aktivnost, ki dvigne frekvenco srčnega utripa nad nivo frekvence utripa v mirovanju. Navadno govorimo o redni FA pri kontinuirani vadbi vsaj 20–30 minut hkrati, večkrat tedensko. FA vključuje tudi koordinativne aktivnosti, kot je uravnavanje ravnotežja in usklajevanje višjih kognitivnih procesov, izvor katerih je kognitivni korteks. Različne oblike telesne vadbe vplivajo na možgane na različne načine, učinki pa se v določeni meri prekrivajo. Spremembe zaradi FA v kognitivnem sistemu možganov so razporejene glede na obliko in trajanje FA, največje spremembe so v predelu hipokampusa in prefrontalnega korteksa 11,12,13. Aerobna telesna vadba (ATV) pri mladih izboljša predvsem s hipokampusom povezane vidike kognicije, kot je hipokampalni spomin z učenjem ter odpornost na stres, sicer pa vpliva tudi na prostorsko kognicijo in znanje oziroma védenje o predmetih, katerih nevrološka osnova leži v posteriornih delih korteksa in izboljša pozornost, načrtovanje, razumevanje, katerih nevrološka osnova leži v prefrontalnem korteksu 14. ATV v starejši dobi še posebej ugodno vpliva na višje kognitivne procese v prefrontalnem korteksu, predvsem na večopravilnost, načrtovanje in inhibicijo. Večji učinek ima vsekakor redna in dolgotrajna aerobna telesna vadba v primerjavi s kratko anaerobno in neredno aktivnostjo 7,11,12,13.

Gibanje in nevrodegenerativne bolezni

Demence so v okviru primarnih nevrodegenerativnih bolezni proteinopatije, kar pomeni, da so izvor bolezni proteini, ki se odlagajo v celicah in motijo procese v možganih. Nastanejo z agregacijo in odlaganjem specifičnih proteinov v možgane, kot so beta amiloid in mikrotubulni protein tau pri Alzheimerjevi demenci in alfa sinuklein pri demenci z Lewyjemi telesci.

Raziskave so pokazale zmanjšano koncentracijo beta amiloida v plazmi po redni 6-mesečni vadbi. Vzrok je v povečanem očistku beta amiloida skozi horoidni pletež. Tudi pri genetsko obremenjenih posameznikih, nosilcih gena APOE4, ima FA dokazan ugoden učinek 3. Gen APOE4 nosi zapis za lipoprotein in ima dokazano genetsko vlogo pri patogenezi Alzheimerjeve bolezni.

Alzheimerjeva demenca je najpogostejša vrsta nevrodegenerativne demence. Ugoden učinek redne aerobne vadbe pri osebah z Alzheimerjevo demenco leži v dveh glavnih mehanizmih: a) FA upočasni nevrodegenerativni proces in s starostjo povezano izgubo sinaps in nevropila in b) zmanjša cerebrovaskularno breme z zaviranjem procesa ateroskleroze in razvoja bolezeni majhnih žil v možganih 3,8,10,13,14,1. Prvi učinek je povezan predvsem s povišano vrednostjo nevroprotektivnih nevrotropnih faktorjev in nevroplastičnostjo, drugi učinek pa je dosežen preko zniževanja škodljivih dejavnikov metabolnega sindroma 8,10,13,14.

Gibanje kot ključni ukrep za kognitivno zdravje

Kljub številnim raziskavam in napredku v nevroznanosti ostajajo nevrodegenerativne bolezni izziv sodobne medicine. V zadnjih letih se je FA izkazala kot najbolj učinkovita, neinvazivna, ugodna in enostavna možnost ukrepanja tako pri procesu zdravega staranja kot pri blaženju poteka nevrodegenerativnih boleznih. Že trimesečno izvajanje redne vadbe je pokazalo povečanje pretoka krvi v možganih, kognitivno izboljšanje pa pokaže redna, od 1 do 12 mesecev trajajoča aerobna vadba 3,12,13. Redna vadba deluje tudi preventivno in znižuje tveganje za kasnejši razvoj Alzheimerjeve demence, pa tudi drugih oblik demence v starosti. Raziskave so pokazale tudi pomembnost gibanja v zgodnjem otroštvu, saj imajo razvijajoči se otroci z zadostnim gibanjem večji kognitivni potencial in kognitivno rezervo ter s tem manjše tveganje za kognitivni upad v obliki demence v starosti 3,15.

Gibanje je pomemben del zdravega načina življenja, ki močno vpliva na zdravje posameznika in njegovo produktivnost v družbi, zato je potrebno spodbujati telesno aktivnost na vsakem koraku. Delovno aktivno prebivalstvo zaradi modernega, hitrega načina življenja vse pogosteje zanemarja pomen prostega časa in s tem tudi zadostne telesne aktivnosti. Strokovnjaki s področja medicine morajo zato opozarjati na pomen telesne aktivnosti na zdravje in spodbujati zdrav način življenja od otroštva do pozne starosti. Ker približno tretjino časa, v zadnjem času tudi več, delovno aktivni del prebivalstva preživi na delovnem mestu, je potrebno seznaniti delodajalce s tem problemom in spodbujati k preventivnim programom krepitve zdravja. Ministrstvo za zdravje RS je leta 2015 izdalo smernice za promocijo zdravja na delovnem mestu 16, ki vključujejo tudi preventivne ukrepe glede telesne aktivnosti. Med temi ukrepi so tudi aktivno spodbujanje delavcev k udeležbi programov telesne vadbe, na primer aktivnega odmora ali kritja stroškov telesnih aktivnosti izven delovnega časa. Takšni programi so v interesu tako posameznikom, delodajalcem in širši družbi, ker povečujejo zadovoljstvo, zdravje in produktivnost delavcev.

    ___
  1. Kolb B, in Whishaw IQ. Fundamentals of human neuropsychology 4th ed. New York: W.H. Freeman and Company, 2012. p.530-538. 

  2. Scadding JW, Losseff NA. Clinical neurology 4th ed. London: Taylor and Francis Group, 2011. p.44-91. 

  3. Ahlskog JE, Geda YE, Graff-Radford NR, Petersen RC. Physical Exercise as a Preventive or Disease-Modifying Treatment of Dementia and Brain Aging. Mayo Clin Proc [Internet]. 2011;86(9):876–84. Doi: 10.4065/mcp.2011.0252 

  4. Nacionalni inštitut za javno zdravje. 21. september 2016 - Svetovni dan Alzheimerjeve bolezni.www.nijz.si. Dosegljivo na: http://www.nijz.si/sl/21-september-2016-svetovni-dan-alzheimerjeve-bolezni-0. Objavljeno 21.9.2016. Citirano 20.3.2020. 

  5. Jak AJ, Preis SR, Beiser AS, Seshadri S, Wolf PA, Bondi MW, et al. Neuropsychological Criteria for Mild Cognitive Impairment and Dementia Risk in the Framigham Heart Study. J Int Neuropsychol Soc.. 2016;22(9):937–43. Doi: 10.1017/S1355617716000199 

  6. Geda YE, Roberts RO, Mielke M, Knopman DS,Christianson TJH, Pankratz VS, et al. Baseline Neuropsychiatric Symptoms and the Risk of Incident Mild Cognitive Impairment: A Population-Based Study. Am J Psychiatry 2014; 171:572–581. Doi: 10.1176/appi.ajp.2014.13060821. 

  7. Knopman DS, Beiser A, Machulda MM, Fields J, Roberts RO, Pankratz VS, et al. Spectrum of cognition short of dementia: Framingham Heart Study and Mayo Clinic Study of Aging. 2015; 10;85(19):1712-21. Doi: 10.1212/WNL.0000000000002100. 

  8. Baek S. Role of exercise on the brain. J Exerc Rehabil. 2016;12(5):380–5. Doi: 10.12965/jer.1632808.404. 

  9. Clare L, Wu Y, Teale JC, Macleod C, Matthews F, Brayne C, et al. Potentially modifiable lifestyle factors , cognitive reserve , and cognitive function in later life : A cross-sectional study. PLoS Med. 2017;1–14. Doi: 10.1371/journal.pmed.1002259. 

  10. Stillman CM, Cohen J, Lehman ME, Erickson KI, Stillman CM. Mediators of Physical Activity on Neurocognitive Function : A Review at Multiple Levels of Analysis. Front Hum Neurosci. 2016;10(December):1–17. Doi: 10.3389/fnhum.2016.00626. 

  11. Neuroscience H, Leckie RL, Oberlin LE, Voss MW, Prakash RS, Szabo-reed A, et al. BDNF mediates improvements in executive function following a 1-year exercise intervention. Frontiers in Human Neuroscience. 2014;8(December):1–12. Doi: 10.3389/fnhum.2014.00985. 

  12. Ando S, Hatamoto Y, Sudo M, Kiyonaga A, Tanaka H, Higaki Y. The Effects of Exercise Under Hypoxia on Cognitive Function. PLoS One. 2013;8(5). Doi: 10.1371/journal.pone.0063630. 

  13. Bucci J. Differential Effects of Acute and Regular Physical Exercise on Cognition and Affect. Neuroscience. 2013;59–68. Doi:10.1016/j.neuroscience.2012.04.056. 

  14. Philip P, Kevin P, Kuljiš RO, Reeves CL, Castillo-carranza DL, Guerrero-munoz MJ. Exercise-induced cognitive plasticity , implications for mild cognitive impairment and Alzheimer ’ s disease. Frontiers in Neurology. 2011;2(May):1–15. Doi: 10.3389/fneur.2011.00028. 

  15. Yau S, Gil-mohapel J, Christie BR, So K. Physical Exercise-Induced Adult Neurogenesis : A Good Strategy to Prevent Cognitive Decline in Neurodegenerative Diseases ? Biomed Res Int. 2014;2014:403120. Doi: 10.1155/2014/403120. 

  16. Ministrstvo za zdravje, Direktorat za javno zdravje. Smernice za promocijo zdravja na delovnem mestu. Dosegljivo na: www.mz.gov.si. Objavljeno 2014. Citirano 21.3.2020. 

Jure Pešak, dr.med.,
specializant nevrokirurgije UKCLJ,
doktorski študent smeri Nevroznanost na podiplomskem študiju Biomedicina MF LJ

Sprejeto: 3.3.2020
Objavljeno: 16.4.2020