有酸素運動で脳の皮質は厚くなるのか。成人や高齢者の比較試験をたどり、厚さが増した部位、群間差がなかった結果、体力の伸びとの関連を読み分ける。記憶力や実行機能の改善を画像の変化と同一視せず、半年から長期の研究で何が確かめられたか、日常の運動への期待を整理する。
半年運動して認知検査の得点が上がっても、脳の皮質の厚さには群間差が出なかった試験がある。[1] 「有酸素運動は脳にいい」と聞くと、歩くたびに脳の表面が厚くなるような絵を思い浮かべるかもしれない。しかし、成人の比較試験には皮質の一部が厚くなった結果も、認知機能は改善したのに厚さの群間差はなかった結果もある。歩いた量を、そのまま脳の厚さに換算することはできない。[1][2]
答えの芯は、皮質の一部に変化が出た研究と、厚さに群間差が出なかった研究が併存することだ。[1][2] さらに「厚くなった」と「記憶力が上がった」は別の成績である。成人の無作為化比較試験で改善したのは実行機能であり、記憶などほかの認知機能には有意な改善が認められなかった。[2]
既存の「【連載】ヨガはなぜ効くのか 第7回｜脳の構造と機能——灰白質とデフォルトモードネットワーク」にはヨガと脳の構造・機能の論点を譲る。ここでは有酸素運動の前後を追った研究に絞り、画像に出る変化と、課題を解く力の変化がどこまで重なるかを読む。[1][2][12]
皮質の厚さと課題の点数は、別々に測る
この話でいう皮質の厚さは、脳の画像から推定する構造の指標である。研究では磁気共鳴画像法であるMRIを使い、皮質の厚さに加え、脳全体や海馬の体積を調べている。同じ脳の検査でも、どこの厚さを見るのか、どこの体積を見るのかで測定対象が違う。高齢者を追った試験でも、前頭部の皮質の厚さと海馬の体積は別の項目として扱われた。[1][12]
対して認知機能は、記憶、処理の速さ、課題を切り替える力などの検査で測る。実行機能とは、目標に沿って行動や考え方を調整する働きを指す言葉として読めばよい。成人の試験では実行機能、出来事の記憶、処理速度、言語、注意が区別されていた。「頭がよくなる」という袋に入れると、どの検査で差が出たのかが見えなくなる。[2]
たとえば仕事中、途中で別の依頼が入っても元の作業へ戻れることと、昨日会った人の名前を覚えていることは、読者が気にする場面として違う。研究の実行機能の結果を、そのまま人名の記憶がよくなる保証にはできない。生活での願いと、研究が測った項目を対応させる必要がある。[2]
構造と機能を一緒に調べる価値は、そのつながりを検討できる点にある。構造と機能の結果は、別々に確かめる必要がある。認知機能が改善しても皮質の厚さに群間差が出ない試験は、まさにその違いを示す。画像に目立つ変化がなければ運動の成果もない、という採点は早すぎる。[1]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
成人の半年の試験では、左前頭部に変化が出た
Sternらの無作為化比較試験は、認知機能が正常で、有酸素能力が中央値を下回る成人を対象にした。年齢は20〜67歳、参加者は132人。有酸素運動かストレッチと筋肉を整える運動のいずれかに分け、週4回、6か月続けた。比べた相手も運動をしている点が、この結果を読む出発点になる。18〜39歳の女性にそのまま当てはめるには、対象の年齢幅と体力条件が広く、女性だけの結果ではない点を考慮する必要がある。[2]
有酸素運動群では左前頭部のある領域で皮質の厚さが有意に増えた。この変化には年齢との交互作用が認められなかった。一方、実行機能の改善は年齢が高いほど大きい傾向だった。画像と課題の成績の両方に好ましい結果があっても、年齢との関係まで同じだったわけではない。[2]
実行機能の変化は、40歳では標準偏差単位で0.228、95%信頼区間は0.007〜0.448、60歳では0.596、信頼区間は0.219〜0.973と推定された。標準偏差単位は、検査結果のばらつきを物差しにした値であり、覚えられる単語の個数や仕事の速さの割合ではない。年齢別に推定値と幅を示した結果として受け取る。[2]
ここで「記憶力も改善」と書き足さないことが大切だ。この試験は、実行機能には有意な改善を示したが、ほかの認知機能の指標には改善を示さなかったと結論している。また、皮質が変化したのは左前頭部の一領域である。脳全体の厚さが一様に増した、という結果へ広げることもできない。[2]
対象が運動能力の低めの成人だったことも残しておきたい。普段からよく走る人がさらに練習を増やす場合と、同じ条件ではない。若い成人も含まれる研究は心強いが、年齢の幅を理由に、あらゆる体力水準の人へ同じ結果を約束することは避けたい。[2]
高齢者では、認知機能が伸びても厚さはそろわない
PHIBRA研究では、普段あまり体を動かさない64〜78歳の60人を、有酸素運動とストレッチなどの対照運動に無作為に分け、6か月追跡した。有酸素運動群は、記憶、処理速度、情報の更新、実行機能を含む総合的な認知得点で対照群を上回った。一方、皮質の厚さには群間差がなかった。高齢者の結果であり、18〜39歳の女性に同じ変化を見込めるかは、この比較だけでは判断できない。[1]
この組み合わせは、失敗の印ではない。総合得点で捉えた認知機能への利点と、測定した皮質の厚さの結果が異なったのである。著者らは、厚さに生じる変化は遅く、半年では検出できない可能性があると解釈している。ただし、それは変化の速さについての解釈であり、長く続ければ必ず厚くなるという確認結果ではない。[1]
実際、期間を延ばした試験でも単純な答えにはならなかった。Tarumiらは座りがちだがそれ以外は健康な高齢者73人を、有酸素運動かストレッチなどの運動に無作為に割り付け、1年間追った。有酸素運動群ではピーク酸素摂取量が約10%増えた。体力は改善したが、認知機能の総合得点には群間差がなかった。健康な高齢者を対象とするため、18〜39歳の女性にそのまま当てはめるには別の検証が必要だ。[12]
認知得点そのものは両群で上がったのに、脳全体の体積と皮質の平均的な厚さは両群で減少した。さらに海馬体積の減少は、ストレッチ群のほうが有酸素運動群より小さかった。運動を続けたら、画像のすべての項目が有酸素運動に有利になる、という筋書きはこの試験には合わない。[12]
これらの試験から、ストレッチは脳に意味がないと扱うこともできない。比較相手を何もしない人だと思い込むと、有酸素運動を足したことの差と、どちらの群にも生じた変化を混ぜてしまう。運動同士を比べた試験は、どちらが何の項目で上回ったかまで読む必要がある。[1][12]
体力の伸びと厚さの関連は、群の差とは違う
「群間差はなかったが、体力が伸びた人ほど厚さも増えた」。一見すると矛盾した文章だが、比べ方が違う。群間差は割り付けた運動の違いを比べる。関連の解析は、参加者ごとの体力の変化と画像の変化が一緒に動いたかを見る。後者だけから、体力の増加が厚さの増加を起こしたとまでは決められない。[3][12]
統合失調症の患者63人と健康な対照者55人を含む無作為化比較試験では、運動療法を半年、週2時間行った。患者の比較相手は作業療法、健康な人の比較相手は通常の生活で、運動への参加が一定以上だった人を効果の解析対象とした。運動療法による脳全体や海馬の体積、皮質の厚さへの有意な効果はなかった。患者と健康な対照者を含む設計なので、18〜39歳の女性全般にそのまま当てはめることはできない。[3]
しかし、心肺体力の改善と、左側の前頭部、側頭部、帯状皮質の広い範囲の厚さの変化には関連があった。群の平均を比べる結果と、個人の変化同士を結びつける結果が並んでいるのである。著者らも体力改善と構造の好ましい変化を結びつけているが、運動群全体で厚さが増したという読み方にはならない。[3]
別の研究では、61〜88歳の運動習慣の乏しい30人が、中強度の歩行を12週間続けた。軽度認知障害のある人が14人、健康な人が16人である。ピーク酸素摂取量は平均8.49%増えたが、皮質の厚さは全体として安定しており、右紡錘状回では両群とも有意に減少した。認知状態の異なる高齢者の結果で、18〜39歳の女性にも同じ関連があるかは別に確かめる必要がある。[5]
その一方で、体力改善の大きさは複数の皮質領域の厚さの変化と正の相関を示した。著者らは、運動が皮質の萎縮に対抗するうえで有益な可能性を示している。期待できる方向の結果である。ただし、この研究の「健康な対照者」は歩行をしなかった人ではなく、一緒に歩行介入を受けた健康な高齢者だ。呼び名だけで比較の仕組みを判断してはいけない。[5]
数字で読む有酸素運動と脳の画像
132人：20〜67歳を含む成人の無作為化比較試験。左前頭部の一領域で厚さが増加した。[2]
6か月：高齢者60人の比較試験では認知得点に利点があったが、皮質の厚さには群間差がなかった。[1]
約10%：1年間の高齢者試験でのピーク酸素摂取量の増加。平均皮質厚の低下を防いだという結果ではない。[12]
8.49%：12週間歩行した高齢者30人での平均的な体力の増加。皮質全体が同じ割合で厚くなった数字ではない。[5]
5年間：高齢者の長期介入で脳構造の複雑さを追った期間。運動群の違いによる効果は認められなかった。[20]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
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