Exploring the impact of physical activity on the healthy aging brain: A volumetric study

Abstract

A redução do volume de substância cinzenta relacionada ao envelhecimento, particularmente nas áreas pré-frontais e temporais mediais, tem sido associada a declínios cognitivos em vários domínios. Evidências sugerem que a modificação de comportamentos associados ao estilo de vida podem alterar a trajetória do declínio cognitivo associado ao envelhecimento saudável. A atividade física é uma das intervenções comportamentais mais promissoras associada a efeitos benéficos na estrutura cerebral e na função cognitiva. No entanto, os mecanismos subjacentes a esses efeitos permanecem por clarificar. As atuais recomendações para a atividade física da Organização Mundial de Saúde enfatizam que adultos com idade igual ou superior a 65 anos devem praticar, pelo menos, 30 minutos por dia de atividade física moderada-a-vigorosa (AFMV) no intuito de promover a saúde. O presente trabalho tem por objetivo explorar se o cumprimento das atuais recomendações de atividade física, em comparação com aqueles que não as cumprem, tem um impacto em medidas morfométricas do cérebro, especificamente em estruturas pré-frontais e regiões centrais do hipocampo, tais como o giro denteado (GD) e cornu ammonis (CA), e no funcionamento cognitivo. Vinte idosos neurologicamente saudáveis foram submetidos a uma aquisição de ressonância magnética cerebral estrutural a 3T, uma avaliação objetiva dos padrões diários de atividade física através de acelerómetros, e a uma avaliação cognitiva abrangente. Volumes de regiões-de-interesse de substância cinzenta cortical e subcortical, controladas para o volume total intracraniano foram estimados através do FreeSurfer. Os participantes que realizaram os 30 minutos diários de AFMV tinham volumes significativamente superiores em várias regiões corticais e subcorticais, incluindo as áreas ventrolateral do córtex pré-frontal e motoras, o tálamo e estruturas do hipocampo, especificamente os subcampos CA4 e GD, em comparação aos participantes que não atingiram os mínimos recomendados. Os participantes acima das recomendações mínimas também demonstraram melhor desempenho na velocidade de processamento e em tarefas relacionadas com a função executiva. Os resultados deste estudo transversal reforçam os dados da literatura sobre o efeito benéfico da atividade física quotidiana na saúde mental, demonstrando que mesmo um ligeiro aumento na AFMV diária poderá retardar o declínio do volume de áreas frontais e de sub-regiões do hipocampo, com repercussões no atraso do declínio cognitivo relacionado com a idade.

Age-associated shrinkage in gray matter volume, particularly in prefrontal and medial temporal areas, has been associated with cognitive deficits in several domains. A growing body of evidence has suggested that modifiable lifestyle behaviors may alter the trajectory of cognitive decline associated with healthy aging. Physical activity is one of the most promising behavioral interventions associated with beneficial effects on brain structure and cognitive function. However, the mechanisms underlying these effects remain unclear. The current physical activity guidelines from the World Health Organization emphasize that adults aged 65 or above should engage in, at least, 30 minutes per day of moderate-to-vigorous physical activity (MVPA) to ensure overall health. The present work aims to explore whether meeting the current physical activity guidelines, as compared to those who are not meeting them, would impact on morphometric brain measures, specifically in cortical prefrontal and core hippocampal structures such as dentate gyrus (DG) and cornu ammonis (CA), and cognitive functioning. Twenty neurologically healthy older adults underwent a 3T structural magnetic resonance imaging acquisition, an objective assessment of daily physical activity pattern through wearable accelerometers, and a comprehensive cognitive assessment. Volumes of cortical and subcortical gray matter of regions-of-interest (ROI), controlled to total intracranial volume were estimated through FreeSurfer. Participants that met the 30 minutes per day of MVPA had significantly larger volumes in several cortical and subcortical brain regions, including the ventral lateral prefrontal and motor regions, the thalamus and in hippocampal structures, specifically in the CA4 and DG subfields, compared with those who did not. Those above the guidelines also demonstrated better performance in processing speed and executive-function related tasks. The current cross-sectional findings reinforce the literature about the beneficial effects of the daily physical activity on mental health, demonstrating that even modestly increases in daily MVPA could prevent age-related volume decline in frontal regions and hippocampal subfields, which may also have repercussions on delaying the age-related cognitive decline.