Vydání 1-2017
Souhrny
HONZÁK R: TĚLESNÁ NÁMAHA A KOGNITIVNÍ FUNKCE. PSYCHOSOM 2017; 15(1), s.21-28
Mezi rizikové faktory vedoucí ke kognitivnímu úpadku patří sedavý životní styl, nedostatek tělesného pohybu, nedostatek psychické stimulace a sociální izolace. Fyzická aktivita a cvičení jsou protektivní faktory významně snižující riziko demence. Předložená práce shrnuje výsledky několika čerstvých studií potvrzujících tento příznivý vliv, včetně některých sofistikovaných strategií.
KLÍČOVÁ SLOVA: kognitivní funkce – paměť - cvičení
SUMMARY: HONZÁK R.: WHAT OUR BODY MAKES FOR ITS SOUL. PSYCHOSOM 2017; 15(1)
Sedentary life style, physical inactivity, lack of mental stimulation and social isolation are risk factors of progresive cognitive decline. Exercise is associated with significant reduction in the risk of dementia. The author presents several recent experimental studies providing protective impact of physical activity on cognitive functions incl. some sophisticated strategies.
KEY WORDS: cognitive functions – memory - exercise
CO DĚLÁ TĚLO PRO SVOU DUŠI
Psychosomatické vidění člověka ve zdraví a nemoci nachází nové souvislosti, které mohou prospět tak, že posílí racionální cestou některé postupy dosud vnímané spíš jako intuitivní. Už snad jsme vzali na vědomí, že člověk není monolitická bytost, ale rozsáhlý ekosystém, v němž většinu neurotransmiterů vyrábí střevní bakteriom, a že k řídicím systémům je nutné přiřadit také útrobní mozek (gut brain), jehož úzkou propojenost s imunitním systémem a CNS je třeba ještě podrobně prozkoumat.
Ukazuje se, jak významná pro psychiku (mozkovou reprezentaci) je tak přízemní skutečnost, jakou je náš denní jídelníček, nemluvě už o tom, jaké škody za poslední půlstoletí napáchala nekontrolovaná spotřeba antibiotik, kterými je dnes promořeno naprosto všechno.
Změna životního stylu, která s sebou přinesla prodloužení věku, přináší také epidemie nových chorob, kterým jsme si navykli říkat civilizační. Kromě jiných stravovacích zvyklostí ve srovnání se situací před stoletím a zostřených hygienických požadavků, nese s sebou moderní doba také nástup útočící chemie nejrůznější provenience a významný úbytek tělesné námahy, tedy fyzického zatížení. Odpověď na otázku, jak se mohou všechny tyto změny odrazit ve fyziologických a patofyziologických procesech, teprve hledáme.
Mimořádný profesor umění a filosofie University Karlovy, zakladatel Sokola, doktor Miroslav Tyrš přinesl českému národu heslo: V zdravém těle zdravý duch. Pravda je, že sám končil suicidiem pro kruté bolesti hlavy způsobené nejspíš syfilitickou endaritidou, což se jako možná diagnóza před českým národem tají, jako kdyby to byla hambatá nemoc, a ne trápení jako každé jiné. A jako kdyby v Praze na Hradě zamindrákovaný sklerotik nebo opilý hulvát nadělali méně škod než opilý syfilitik. Nicméně Tyršův odkaz znamenal ve své době více, než si dnes umíme představit, a můžeme jen želet, že nepřetrval do dnešních dnů.
Mezi epidemicky nastoupivší problémy patří také demence. Po letech farmakologických snah, které poskytly několik přípravků, se mnoho kliniků shodne, že vedle nich jsou u seniorů nácviky paměti a dalších kognitivních schopností nepostradatelné. Začít by se mělo zatraceně brzy, jak potvrzují práce dokazující, že bilingva je jednou z významných preventivních cest. Při stejně rozsáhlé atrofii CNS prokázané zobrazovacími metodami je bilingvální jedinec schopen samostatné existence o pět let déle, než jeho randomizovaný monolingvální partner. Není nutné citovat všechny studie, zde je odkaz na recentní metaanalýzu (1). Podobně pomáhá i trénink jemné motoriky, např. hra na klavír, nácvik psaní všemi deseti, ba dokonce cvičení sa-ta-na-ma, při kterém si většina lidí, jimž jsem to doporučil, připadala jako blbci, pročež toho zanechali, ač věrohodné prameny referují o jasném úspěchu tohoto postupu, potvrzeném navíc zobrazovacími metodami (2). Zatímco existuje řada prací prokazujících příznivý vliv na podněty bohatého prostředí na všechny kognitivní funkce (jakož i na emoční naladění), málo se ví o tom, že velice účinným svůdcem k aktuální lenosti, z níž se později může vyvinout časná demence, je veškerá počítačová technika, od počítačové paměti, přes chytré telefony až po GPS, která nám „usnadňuje život“, jak přesvědčivě dokládá Carrova publikace (3),
Za dobu své praxe jsem došel k názoru, že jen málo lidí se dokáže systematickému cvičení věnovat delší čas z mnoha důvodů, z nichž většina je sice zcela malicherných, které se však nakonec prosadí. Pokud má mít jakýkoliv program úspěch, je potřeba vyčlenit mu nesmlouvavě čas a jeho adepty nahnat do houfu. V seniorském věku snáze shromáždíte feminizovaný kolektiv, přičemž – při degeneraci klasické hospody z doby před půlstoletím – mužská osamělost a z ní plynoucí psychopatologie i somatická patologie představuje asi větší problém. Nabídnout mužům přitažlivý houf na nácvik kognitivních funkcí je oříšek. Lze na to ale jít oklikou. Přes cvičení. Zatímco kognitivní nácviky posilují funkce a plasticitu neuronálních okruhů (software), tělesné cvičení podporuje zachování strukturální integrity a mozkového objemu (hardware). Pozitivní účinky tělesného cvičení a současně obohacení zevního prostředí jsou již prokázanými protektivními faktory, bránícími poruchám mozkové činnosti (4).
ROZDÍL MEZI KOGNITIVNÍM NÁCVIKEM A TĚLESNÝM CVIČENÍM (Z OBRÁZKU JE JASNÉ I MNĚ, PROČ JEDNOU SOFTWARE A JEDNOU HARDWARE)
Podívejme se na několik posledních prací, které nás posunují vpřed ve znalostech některých souvislostí paměti a možnostech, jak některé její složky vylepšit. Napřed něco zajímavého o ničení a následné restauraci paměti u myší, což by u lidí mohlo platit také. Na to se sešel rozsáhlý mezinárodní tým a začal tím, že myši krmil po dobu sedmi týdnů širokospektrým antibiotikem. Tím jim značně poničil střevní mikrobiom ve smyslu dysbiózy, ale také plno neuronů v hipokampu. Klesl zde nejen jejich počet, ale badatelé zde konstatovali též pokles neurogeneze. Jak je dnes dobrým zvykem, tým se rozhodl, že stav věcí napraví dodáním fyziologického mikrobiomu, tedy fekální transplantací od zdravých myší.
Ale rekonstrukce střevního mikrobiomu samotná nestačila, pokud myši neměly dost pohybu. Ten jim byl zajištěn přístupem na běhátko, na němž myši uběhly denně kolem 280 metrů, a teprve potom se jejich stav začal zlepšovat. Podobně příznivě působila také probiotika (5).
Přestože není cílem tohoto sdělení referovat detailně o mechanismech, které se na tom podílely, zmiňme alespoň pro pořádek, že to byly to monocyty Ly6Chi. Za zásadní považuji, že fyzická zátěž přinesla své ovoce. Mechanismy jejího působení se stále rozkrývají. Japonský tým, který vede Makoto Kondo, sleduje také cestu serotoninových receptorů (6), které pokládá za významné pro neurogenezi. Kondo má jmenovce, který v jeho práci pokračuje a přidává poznatky o významu proteinu KIF1A pro růst synapsí a 5-HT3 receptoru pro snížení úzkosti (7), jak dokládá jeho poslední práce.
Zůstaneme-li ještě chvíli u cvičících myší, tentokrát žijících v Mayo Clinic, které dále rozdělíme podle toho, zda tam byly krmeny vysokotukovou nebo standardní potravou, dozvíme se, že ty, které měly nadbytek tuků, měly také nadbytek streptokoků ve střevním mikrobiomu (což není dobře), byly úzkostnější, a co se týkalo paměti, žádná sláva. Ty které při tom cvičily, na tom byly lépe, co se týká složení mikrobiomu, a také měly lepší paměť než jejich tučné a líné sestry. Nejlépe ale na tom byly po všech stránkách (paměť, mikrobiom i úzkost) standardně krmené a cvičící myši (8). Současně bylo zjištěno, že dieta a cvičení ovlivňují mikrobiom pokaždé jiným vlastním způsobem a vlastní cestou. Cvičící myši-Sokolky v Texasu dokonce lépe odolávaly experimentálnímu stresu (9, 10), u těch, jimž byl vysokofruktózovou dietou navozen metabolický syndrom, vedlo cvičení ke snížení zánětlivých odpovědí.
U lidí by se mělo začít co nejdřív. Američtí autoři, zneklidněni sedavým životním stylem již u školních dětí, provedli studii (11), v níž prokazují příznivý vliv aerobního cvičení na paměť, korelující s více než dvojnásobně zvětšeným objemem hipokampu.
Pro ty méně motivované je tu smutná zpráva: zdá se, že výsledek je přímo úměrný vynaložené námaze. Alespoň pro mladší to platí, jak dokazují výsledky pokusných osob, které podrobil testování německo-polský tým (12). Účastníci měli za úkol zapamatovat si co nejvíc z dvaceti německých slovíček a jejich polských ekvivalentů, které vyslechli ve sluchátkách a pokaždé opakovali nahlas. První zkouška paměti byla po dvaceti minutách a druhá po 24 hodinách. Mezitím jedna skupina relaxovala, jedna cvičila 30 minut na ergometru na 80 % své maximální výkonnosti a třetí na méně než 57 %.
Výsledky jsou zajímavé, protože nejvíce si sice zapamatovala skupina relaxující, ale její retence do druhého dne byla také nejhorší, jak je možné vidět na grafu vytvořeném podle originálu. Autoři mají za to, že intenzivní zátěž podporuje právě retenci, protože je též spojena se vzestupem BDNF a kortizolu stanovovaného ve slinách. Nicméně vztahy mezi retencí paměti nejsou zdaleka tak významné, aby bylo možné hledat kauzální souvislosti; v tom směru i autoři mluví o nutnosti najít jiné parametry.
Trochu jednoznačněji, ale ve stejném duchu a také u mladých lidí, vyznívají výsledky dánské studie (13), v níž tři skupiny po dvanácti lidech byly vystaveny různě intenzivní zátěži: 90 % maximálního výkonu, 45 % maximálního výkonu a relaxační aktivitě po dobu 20 minut. Výsledky retence paměti odpovídaly vynaložené námaze, nicméně po sedmi dnech si také méně intenzivně cvičící pamatovali mnohem více než ti necvičící. Retence korelovala s kardiovaskulární aktivací (pulz 173 — 133 — 78/min) a koncentracemi plazmatického laktátu. Budeme-li chtít tuto metodu aplikovat na starší populaci, mám za to, že dosahování frekvence pulzu nad 170/min není ideální cíl.
Pravděpodobně zajímavou otázkou je, co se učíme a na co skutečně má posilující vliv tělesné cvičení. Američtí auroři McNerney a Radvansky zjistili, že zatímco k zapamatování textu tělesné cvičení pomáhá, na párový asociační test nemá vliv (14).
Zajímavou fintu, jak využít tělesného cvičení a neudřít se při tom téměř k smrti, nabízí čerstvá práce holandských autorů, kteří cvičení doporučují po čtyřhodinové pauze po kognitivní zátěži.
Autoři nás seznamují s designem své studie od obecných axiomů po praktické důsledky. Uchování vzpomínky v dlouhodobé paměti závisí na jejím úspěšném zapsání (=kódování) a stabilizaci a integraci (=retence). Dalším krokem je správné vybavení (=reprodukce). Předpokládá se, že se na prvních dvou procesech podílí řada neuromodulačních faktorů, jednak ze sympatické oblasti (noradrenalin a dopamin), což od nepaměti lidová zkušenost podporuje významnou stimulací, která přispívá k celkově vyššímu adrenergnímu nabuzení, jehož význam je potvrzován i nezávisle na cvičení (16) a dále faktory podílející se na neurogenezi, především BDNF (=brain derived neurotrophic faktor). Jestliže tyto vlivy experimentálně zablokujeme, uchování paměťové stopy se významně zkracuje.
Naopak řada čerstvých studií prokazuje, že cvičení – jako aktivační děj – má za následek produkci látek, které konsolidační proces posilují, a tak je logické, že se vynoří otázka, zda tělesné cvičení lze využít ke zlepšení paměti. Badatelský tým vedený van Dongenem zjišťoval, jak jednorázová tělesná zátěž ovlivní uchování paměťové stopy.
Účastníci pokusu byli rozděleni do tří skupin po čtyřiadvaceti a dostali čtyřicet minut na to, aby si zapamatovali devadesát obrázků (jejich umístění a vzájemné vztahy). Polovina z každé skupiny začínala po ránu v 9:00 a druhá polovina v pravé poledne, aby byl tak eliminován eventuální cirkadiánní výkyv mentální výkonnosti. Po expozici testu měli všichni účastníci první zkoušku paměti – tedy té recentní, pak se jejich aktivity rozdělily. Jedna skupina podstoupila bezprostředně poté fyzickou zátěž, druhá totéž s odstupem čtyř hodin, zatímco třetí byla od námahy osvobozena. Zátěž spočívala v pětatřicetiminutovém ergometrickém cvičení při dosažení 80 % maximální tepové frekvence. Další zkouška paměti se uskutečnila po dvou dnech. Současně proběhlo vyšetření fMRI.
Autoři zjistili, že u skupiny s oddáleným intervalem fyzické zátěže byla prokázána lepší výbavnost po dvou dnech, což přičítají lepší retenci při řádově stejné kvalitě kódování (první test). Ve druhém testu tato skupina byla schopná v průměru vybavit 0,866 materiálu, zatímco druhé dvě skupiny pouze 0,8, resp 0,795.
Ze všech citovaných studií vyplývá, že cvičení s intenzivní zátěží je přínosem pro kognitivní struktury mozku a jejich funkci, ani méně intenzivní zátěž však není bezvýznamná. Pochopitelně, že organizace typu Sokola by byla optimální, vzhledem k všeobecné sociální apatii s ní však nemůžeme počítat. Je tedy věcí lékaře, aby aktivoval své starší pacienty k tělesnému pohybu a cvičení jako k součásti celkového léčebného postupu.
LITERATURA:
1. Bialystok E., et al.: Aging in two languages: Implications for public health. Ageing Res Rev. 2016;27:56-60
2. Newberg A., Waldman M.: How God Changes Your Brain. Ballantine Books, NY 2009
3. Carr N.: Skleněná klec. Emitos, Brno, 2015
4. Cheng S. T., et al.: Cognitive Reserve and the Prevention of Dementia: the Role of Physical and Cognitive Activities. Curr Psychiatry Rep. 2016 Sep;18(9):85
5. Möhle L, et al.: Ly6Chi Monocytes Provide a Link between Antibiotic-Induced Changes in Gut Microbiota and Adult Hippocampal Neurogenesis. Cell Report, 2016;15(9)1945-1956
6. Kondo G., et al.: The 5-HT3 receptor is essential for exercise-induced hippocampal neurogenesis and antidepressant effects. Molecular Psychiatry, 2015;20“1428–1437
7. Kondo M.: Molecular mechanisms of experience-dependent structural and functional plasticity in the brain. Anat Sci Int. 2016 August 2.
8. Kang S. S, et al.: Diet and exercise orthogonally alter the gut microbiome and reveal independent associations with anxiety and cognition. Mol Neurodegener, 2014,9:36
9. Patki G., et al.: Moderate treadmill exercise rescues anxiety and depression-like behavior as well as memory impairment in a rat model of posttraumatic stress disorder. Physiol Behav, 2014; 130: 47–53). U brazilských myší
10. Botezelli J. D., et al.: Strength Training Prevents Hyperinsulinemia, Insulin Resistance, and Inflammation Independent of Weight Loss in
Fructose-Fed Animals. Scientific Reports, 2016; 6, Article number: 31106
11. Chaddock L., et al: A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume and memory performance in preadolescent children. Brain Res, 2010;1358:172–183. doi: 10.1016/j.brainres.2010.08.049
12. Hötting K., et al.: The Effects of Acute Physical Exercise on Memory, Peripheral BDNF, and Cortisol in Young Adults. Neural Plast. 2016;2016:6860573. doi: 10.1155/2016/6860573
13. Thomas R., et al.: Acute Exercise and Motor Memory Consolidation: The Role of Exercise Intensity. PLoS One. 2016 Jul 25;11(7):e0159589
14. McNerney M. W., Radvansky GA: Mind racing: The influence of exercise on long-term memory consolidation. Memory. 2015;23(8):1140-51
1515. van Dongen E. V., et al.: Physical Exercise Performed Four Hours after Learning Improves Memory Retention and Increases Hippocampal Pattern Similarity during Retrieval. Curr Biol, 2016;26(13):1722-1727
16. McGaugh J. L.: Make mild moments memorable: add a little arousal. Trends Cogn Sci. 2006 Aug;10(8):345-7
MUD. Radkin Honzák, CSc.
Koulova 3, 16000
V této podobě nebyl text zadán nikam jinam než do Psychosom
Střet zájmů: 0
V Praze 13. 8. 2016
Do redakce přišlo 8. 9. 2016
Po recenzním řízení zařazeno 15. 1. 2017
Ústav všeobecného lékařství 1. LF UK v Praze – přednosta doc. MUDr. B. Seifert, PhD.,
IKEM Praha – ředitel MUDr. A. Herman, PhD.
Psychiatrická nemocnice Praha Bohnice – ředitel MUDr. M. Hollý, MBA
Web7master s.r.o.