Does mild exercise prevent an age-related brain atrophy and decreased function in the hippocampus?

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K20930
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 邊 ギョンホ 筑波大学, 体育系, 助教 (00757784)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 低強度運動 / 加齢 / 海馬 / 認知機能 / fMRI

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、海馬下位領域の構造や機能的な変化をより詳細に解析可能であるイメージングする手法と海馬歯状回特異的認知機能であるパターン分離課題を導入し、低強度運動が高齢者の認知機能改善に有効であるかとその脳内機構解明を目指す。３年計画の３年目である平成３０年度は実験③を実施した。
実験③では、短期間の低強度運動介入は健常高齢者の海馬可塑性を高めるかを明らかにすることを目的とした。まず、被験者は地域情報紙などの媒体に通じて被験者を募集し、MMSEやGDSなどの質問紙のスクリーニングにより精神・神経系の疾患に罹っておらず、運動習慣のない４９名の健常高齢者を集めた。介入前に、有酸素性運動能力や海馬下位領域（海馬歯状回とCA3, CA1, SUB ）の体積を測定した。運動介入には、参加同意を得た１７名が参加した。介入期間は、６週間とし、被験者は、週３回、運動教室に来室させ、３０分間の自転車運動を行なった。運動強度は、個人の最高酸素摂取量の３５％の運動負荷とした。運動終了後には、ポスト測定を行い、低強度運動介入による海馬の構造的な変化を検討した。加齢により有酸素性運動能力が有意に減少し、側頭葉の他の領域に比べ、海馬歯状回とCA3の特異的な萎縮がみられていることを確認したが、６週間の低強度運動介入後、海馬歯状回とCA3の体積（Volume）が介入前に比べ有意に増加していることが明らかになった。
これらの結果は、定期的に行う軽い運動は、加齢による海馬歯状回の特異的な萎縮を防ぐ改善効果をもたらす可能性を示唆する。

Research Products

• [Journal Article] Rapid stimulation of human dentate gyrus function with acute mild exercise (2018)
  • Author(s): Kazuya Suwabe, Kyeongho Byun, Kazuki Hyodo, Zachariah M. Reagh, Jared M. Roberts, Akira Matsushita, Kousaku Saotome, Genta Ochi, Takemune Fukuie, Kenji Suzuki, Yoshiyuki Sankai, Michael A. Yassa, and Hideaki Soya
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 115(41) Pages: 10487-10492
  • DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1805668115
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reply to Gronwald et al.: Exercise intensity does indeed matter; maximal oxygen uptake is the gold-standard indicator (2018)
  • Author(s): Kazuya Suwabe, Kyeongho Byun, Kazuki Hyodo, Zachariah M. Reagh, Jared M. Roberts, Akira Matsushita, Kousaku Saotome, Genta Ochi, Takemune Fukuie, Kenji Suzuki, Yoshiyuki Sankai, Michael A. Yassa, and Hideaki Soya
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 115(51) Pages: E11892-E11893
  • DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1818247115
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mitochondria, a Therapeutic Target of Aerobic Exercise for the Vascular Homeostasis (2018)
  • Author(s): Hojun Lee, Kijeong Kim, MinChul Lee, Kyeongho Byun, Ji-Seok Kim
  • Journal Title: Exercise Science Volume: 27(3) Pages: 177-183
  • DOI: https://doi.org/10.15857/ksep.2018.27.3.177
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Neural basis for reduced executive performance with hypoxic exercise (2018)
  • Author(s): Genta Ochi, Yuhki Yamada, Kazuki Hyodo, Kazuya Suwabe, Takemune Fukuie, Kyeongho Byun, Ippeita Dan, and Hideaki Soya
  • Journal Title: Neuroimage Volume: 171 Pages: 75-83
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.12.091
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A transferable high-intensity intermittent exercise improves executive performance in association with dorsolateral prefrontal activation in young adults (2018)
  • Author(s): Sylwester Kujach, Kyeongho Byun, Kazuki Hyodo, Kazuya Suwabe, Takemune Fukuie, Radoslaw Laskowski, Ippeita Dan, and Hideaki Soya
  • Journal Title: Neuroimage Volume: 169 Pages: 117-125
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.12.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of a six-week mild exercise intervention on volume of hippocampal dentate gyrus and CA3 (2018)
  • Author(s): Byun, K., Suwabe, K., Hyodo, K., Tustison, N., Yassa, M.A., Soya, H.
  • Organizer: Neuroscience
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Acute mild exercise stimulates human brain resulting in better cognitive performance: functional neuroimaging studies (2018)
  • Author(s): Byun, K.
  • Organizer: Tsukuba Global Science Week 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Global Initiative for Sports Neuroscience (2018)
  • Author(s): Byun, K.
  • Organizer: CiC workshop 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Mild-exercise-enhanced human cognitive function and its neural substrates: a functional neuroimaging study (2018)
  • Author(s): Byun, K.
  • Organizer: International conference of Korean Academy of Kinesiology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Neural substrate of mild exercise-enhanced executive function in humans: a functional neuroimaging study (2018)
  • Author(s): Byun, K.
  • Organizer: 2018 NINS Joint workshop
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 短時間の軽運動で記憶力が高まる! ~ヒトの海馬の記憶システムが活性化されることを初めて実証~
  • URL: http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201809261400.html