Генетски увид у узрочну везу између физичке активности и когнитивног функционисања

Физичка активност и когнитивно функционисање су снажно испреплетени. Међутим, узрочно-последичне везе које леже у основи ове повезаности су још увек нејасне. Физичка активност може побољшати функције мозга, али здрава когниција може такође подстаћи ангажовање у физичкој активности. Овде смо проценили двосмерне односе између физичке активности и општег когнитивног функционисања користећи латентну наследну менделску рандомизацију (ЛХЦ-МР). Подаци о асоцијацији су извучени из две велике студије асоцијације на геному (УК Биобанк и ЦОГЕНТ) о умереној, снажној и просечној физичкој активности мереној акцелерометром (Н= 91,084) и когнитивном функционисању (Н{{6 }},841).

Мозак је централни нервни систем људског тела, који је одговоран за изузетно важне одговорности, као што су регулација и контрола мишљења, осећања и понашања. Међу можданим функцијама, значај памћења је очигледан, јер је оно седиште наших људских душа.

Памћење је основа људске способности размишљања и ефикасног складиштења и репродукције индивидуалног искуства. Синаптичке везе у неуронима мозга формирају мрежу неурона, а формирање ове мреже даје основну материјалну основу за формирање памћења. Истовремено, постоји нераскидива веза између функционалне активности мозга и способности памћења.

Истраживања показују да оптимизација вишеструких функција мозга може помоћи у побољшању памћења. На пример, вежбање и адекватан сан могу побољшати метаболизам мозга и промовисати виталност мозга; уравнотежена исхрана може помоћи у задовољавању енергетских потреба мозга и заштити неурона; читање и учење могу побољшати способност размишљања мозга и функцију памћења; емоционално искуство може стимулисати виталност мозга, побољшати задржавање памћења; друштвена интеракција може побољшати координацију и прилагодљивост мозга, помажући да се побољша способност памћења да се одупре сметњама.

Поред тога, однос између функције мозга и памћења такође укључује различите проблеме физичког и менталног здравља. На пример, мозак је регулатор емоција. Ако су емоције ван равнотеже, то ће утицати на нормалан пренос можданих сигнала и довести до пада памћења; отпорност мозга и памћење могу такође бити погођени разним болестима, као што је Алцхајмерова болест.

Стога је заштита и оптимизација функције мозга ефикасан начин за побољшање људске меморије. Активно вежбање, уравнотежена исхрана, више учења и друштвене интеракције и срећан, миран и позитиван став су ефикасни начини да се помогне људима да имају боље памћење. Само здрав мозак може нас учинити паметнијим и бољим. Види се да морамо побољшати памћење, а цистанцхе десертицола може значајно побољшати памћење јер је цистанцхе десертицола традиционални кинески медицински материјал који има много јединствених ефеката, од којих је једно побољшање памћења. Ефикасност млевеног меса потиче од различитих активних састојака које садржи, укључујући киселину, полисахариде, флавоноиде, итд. Ови састојци могу да унапреде здравље мозга на различите начине.

Кликните на Знај да бисте побољшали краткорочно памћење

Након Бонферонијеве корекције, приметили смо значајне ЛХЦ-МР асоцијације које сугеришу да је повећана фракција оба умерена (б= 0.32, ЦИ95%=[0.17,0 .47], П= 2.89е − 05) и снажна физичка активност (б= 0.22, ЦИ95%=[0.06, 0,37], П= 0.007) доводе до повећаног когнитивног функционисања. Насупрот томе, нисмо пронашли доказе о узрочном ефекту просечне физичке активности на когнитивно функционисање, као ни доказе о обрнутом узрочном ефекту (когнитивно функционисање на било коју мера физичке активности). Ови налази пружају нове доказе који подржавају корисну улогу умерене и снажне физичке активности (МВПА) на когнитивно функционисање.

Вишеструке попречне и лонгитудиналне студије показале су да су физичка активност и когнитивно функционисање снажно испреплетени и да опадају током живота1–5. Међутим, докази о узрочности ове везе остају нејасни. Претходни резултати су показали да физичка активност може побољшати когнитивно функционисање6–12, али недавне студије су такође сугерисале да когнитивне вештине које добро функционишу могу утицати на ангажовање у физичкој активности1,13–20.

Неколико механизама могло би објаснити како физичка активност, посебно умерених интензитета, побољшава опште когнитивно функционисање12,21–27. На пример, физичка активност може повећати пластичност мозга, ангиогенезу, синаптогенезу и неурогенезу првенствено кроз појачану регулацију фактора раста (нпр. неуротрофични фактор који потиче из мозга; БДНФ)23,24,26.

Поред тога, понављајућа активација можданих функција вишег реда (нпр. планирање, инхибиција и резоновање) потребних за бављење физичком активношћу може допринети побољшању ових функција. Заузврат, други механизми би могли да објасне како когнитивно функционисање може утицати на физичку активност. На пример, когнитивно функционисање може бити потребно да би се супротставило аутоматској привлачности према минимизирању напора и на тај начин утицало на способност особе да се укључи у физички активно понашање–31. Треба напоменути да се ови механизми међусобно не искључују и стога би могли довести до двосмерног појачавања односа (тј. петље позитивне повратне информације) између физичке активности и когнитивног функционисања32. Дакле, постоји механичко објашњење које теоретски подржава повезаност између умерене физичке активности и когнитивне функције.

Иако ове студије указују на потенцијалну обострано корисну интеракцију између физичке активности и когнитивног функционисања током читавог животног века, ови налази углавном потичу из опсервационих дизајна и аналитичких метода које не могу у потпуности да искључе утицај друштвених, бихејвиоралних и генетских збуњујућих фактора 32. Док су насумично контролисане спроведена су испитивања која минимизирају ове потенцијалне конфузије33, обично су била заснована на малим величинама узорака (н<100) that can bias the estimations33. Critically, these trials only investigated the effect of physical activity on cognitive functioning, not the opposite. Accordingly, current evidence on the causal association between physical activity and cognitive functioning and on whether this association is one or two-way could be considered weak. Because Mendelian Randomization (MR) is less vulnerable to confounding or reverse causation than conventional approaches in observational studies34,35, this method is particularly appropriate to address this knowledge gap.

МР је епидемиолошка метода у којој се насумично наслеђивање генетске варијације сматра природним експериментом за процену потенцијалног узрочног ефекта модификационог фактора ризика (изложености) на исходе везане за здравље у опсервационом дизајну. МР се ослања на претпоставку да су генетске варијанте повезане са изложеношћу зато што су насумично распоређене при зачећу, мање повезане са другим факторима ризика који могу бити збуњујући повезаност између изложености и исхода, и имуне су на обрнуту узрочност од болести или исходи повезани са здрављем немају обрнут ефекат на генетске варијанте. Сходно томе, ако изложеност (нпр. физичка активност) узрочно утиче на исход (нпр. когнитивну функцију), очекује се да ће генетске варијанте које утичу на ово излагање утицати на исход у пропорционалном степену ако не постоји посебан пут којим те генетске варијанте могу утичу на исход32. Другим речима, генетске варијанте повезане са изложеношћу од интереса могу послужити као инструменти (или заменици) за процену узрочне повезаности са исходом (видети Слику 1 за концептуалну илустрацију МР методе).

Користили смо новоразвијену МР методу која показује побољшану моћ да истовремено проценимо двосмерне узрочне ефекте између физичке активности и когнитивног функционисања36. У дизајну МР са два узорка, генетски инструменти се могу добити из збирне статистике непреклапајућих великих студија асоцијација на геному (ГВАС). То јест, генетски инструменти за излагање и генетски инструменти за исход могу се добити из одвојених студија. Ово је изузетна предност за процену узрочно-последичних веза између две особине (нпр. когнитивно функционисање и физичка активност) јер особина не мора нужно бити процењена у оба узорка37. Овде су узрочне процене моделоване на основу недавно доступних збирних статистика из великог ГВАС-а физичке активности мерене акцелерометром38 и општег когнитивног функционисања39,40.

Тренутна студија се фокусирала на опште когнитивно функционисање процењено на основу низа неуропсихолошких тестова (нпр. задатак радне меморије Н-Бацк, Строоп тест, Вецхслерова скала интелигенције одраслих)41,42. Иако се утицај физичке активности на различите врсте когнитивних функција може разликовати, когнитивни тестови који мере ове различите функције дају високо корелиране резултате код дате особе, процењујући опште когнитивно функционисање веома релевантно.

Since it has been suggested that the intensity of physical activity can be an important consideration, with moderate intensity having greater beneficial effects than vigorous intensity43–47, we assessed whether the causal effect estimates on cognitive functioning were dependent on physical activity intensity (i.e., moderate vs. vigorous vs. average). However, if a stronger effect on cognitive function could be expected for moderate physical activity, recent studies showed that high-intensity exercise can also impact the above-mentioned mechanisms such as increased BDNF48–50. Here, consistent with existing literature using UK Biobank data38,51, the fraction of accelerations>100 милигравитација (мг) и<425 mg was used to estimate moderate physical activity, and the fraction of accelerations ≥ 425 mg was used to estimate vigorous physical activity. Of note, as existing literature suggests reciprocal associations between physical activity and cognitive function, we applied bidirectional MR to examine the causal link from physical activity to cognitive function and from cognitive function to physical activity.

Методе

Извори података и инструменти.

Ова студија је користила де-идентификоване збирне статистике ГВАС-а из оригиналних студија које су одобриле релевантне етичке комисије. Тренутну студију је одобрио Етички комитет кантона Женева, Швајцарска (ЦЦЕР-2019–00,065). Доступни збирни подаци засновани су на 257.841 узорку за опште когнитивно функционисање и 91.084 узорка за физичку активност засновану на акцелерометру. Старост учесника била је од 40 до 69 година у УК Биобанк и од 8 до 96 година у конзорцијуму ЦОГЕНТ.

Физичка активност.

Физичка активност мерена акцелерометром је процењена на основу збирне статистике из недавног ГВАС38, анализирајући податке о физичкој активности засноване на акцелерометру из УК Биобанк. У УК Биобанк, око 100,000 учесника је носило триаксијални акцелерометар (Акивити АКС3) који је био подешен да снима податке током седам дана. Појединци са мање од 3 дана (72 х) података или који немају податке у сваком периоду од 1- х циклуса 24- х или за које акцелерометар није могао да се калибрише су искључени. Подаци за сегменте који се не троше, дефинисани као узастопне стационарне епизоде ​​веће или једнаке 60 мин где су све три осе имале стандардну девијацију<13 mg, were imputed. The details of data collection and processing can be found elsewhere52. We examined three measures derived from the three to seven days of accelerometer wear: the average acceleration in mg that includes acceleration>0 mg, the fraction of accelerations>100 мг и<425 mg to estimate moderate physical activity, and the fraction of accelerations ≥ 425 mg to estimate vigorous physical activity38. As previously reported51, 425 mg cut-off was chosen because it corresponds to vigorous intensity (6 METS). The GWAS for average physical activity (nmax=91,084) identified 2 independent genome-wide significant SNPs (P<5e−09), with an SNP-based heritability of 14%.

Што се тиче друге две мере физичке активности, делови убрзања који одговарају умереној и снажној физичкој активности су добијени покретањем новог ГВАС-а на декомпонованим подацима о убрзању из УК Биобанк користећи софтвер БГЕНИЕ53. Фенотип за умерену физичку активност био је ограничен на величине убрзања у распону од 100 до<425 mg, whereas vigorous physical activity was limited to acceleration magnitudes ranging from 425 to 2000 mg. These acceleration fractions were adjusted for age, sex, and the first 40 principal components (PC), and the analyzed individuals were restricted to unrelated white British. The two datasets of average physical activity summary statistics, alongside the moderate and vigorous physical activity summary statistics, were used in Latent Heritable Confounder Mendelian Randomization (LHC-MR) to investigate the possible bidirectional effect that exists between these physical activity traits and cognitive functioning.

Опште когнитивно функционисање.
Опште когнитивно функционисање је процењено на основу збирне статистике из недавног ГВАС-а који комбинује когнитивне и генетске податке из УК Биобанк и конзорцијума ЦОГЕНТ (Н=257,841)39. Фенотипови ових кохорти су погодни за мета-анализу јер је њихова генетска корелација у пару висока40. У УК Биобанк (нмак=222,543) од учесника је затражено да попуне 13 питања са вишеструким избором која су процењивала вербално и нумеричко резоновање. За вербално расуђивање, типично питање је било „Буд је да расте оно што је дете…?“, а могући одговори који су учесницима били презентовани били су „Расти“, „Развијај“, „Побољшај“, „Одрасли“ или „Стари“. За нумеричко размишљање, типично питање је било "150...137...125...114...104... шта следи?" са могућим одговорима "96", "95", "94", "93" или "92"39. Оцена вербалног и нумеричког резоновања заснивала се на броју питања на која је тачно одговорено у року од два минута. Сваки испитаник је полагао тест до четири пута. Овај тест је дизајниран као мера флуидне интелигенције. Фенотип се састоји од средње вредности стандардизованог резултата у случајевима мерења за датог учесника. У конзорцијуму ЦОГЕНТ (нмак=35,298), општа когнитивна функција је статистички изведена из анализе главних компоненти појединачних резултата на батерији неуропсихолошког теста, као што је задатак вербалне или просторне Н-Бацк радне меморије, Строоп тест , Траил Макинг Тест, или Вецхслер Адулт Интеллигенце Сцале41. Детаљи о тестној батерији доступни су у додатном материјалу Давиес ет ал.42. Треба напоменути да су Давиес и сарадници 42 показали да две компоненте опште когнитивне функције издвојене из различитих сетова когнитивних тестова на истим учесницима показују високу корелацију, обраћајући се на чињеницу да су се различите кохорте ослањале на различите когнитивне тестове. Дакле, фенотип процењује целокупно когнитивно функционисање и релативно је инваријантан у односу на коришћену батерију и процењене специфичне когнитивне способности. Ови ЦОГЕНТ подаци који се користе за процену општег когнитивног функционисања такође су коришћени у другој ГВАС студији40. ГВАС је идентификовао 226 независних значајних СНП-ова за читав геном, са наследношћу заснованом на СНП-у од 20%.

Статистичка анализа.

МР је статистички приступ за узрочно закључивање који може да превазиђе слабости традиционалних опсервационих студија. Процене ефеката засноване на МР ослањају се на три главне претпоставке56, наводећи да су генетски инструменти (и) снажно повезани са изложеношћу (претпоставка релевантности), (ии) су независни од збуњујућих фактора односа изложености и исхода (претпоставка независности) и ( иии) нису повезани са исходом условљеним изложеношћу и потенцијалним збуњујућим факторима (претпоставка ограничења искључења). ГВАС са добрим напајањем нуди вишеструке генетске инструменте који су снажно повезани са изложеношћу од интереса (когнитивно функционисање или физичка активност у нашем случају), што потврђује претпоставку о релевантности. Свака од ових генетских варијанти (инструмената) обезбеђује процену узрочног ефекта изложености на исход, која се може комбиновати путем мета-анализе коришћењем пондера инверзне варијансе (ИВВ) да би се добила укупна процена.

Друга и трећа претпоставка се теже валидирају и могу се прекршити у случају наследне конфузије која утиче на однос изложеност-исход и пристрасност узрочне процене. Такви збуњујући фактори могу довести до инструмената са пропорционалним ефектима на изложеност и исход, чиме се крше претпоставка о снази инструмента независном од директног ефекта (ИнСИДЕ) која захтева независност изложености и директних ефеката исхода. Било је неколико проширења уобичајене ИВВ методе МР анализе, укључујући МР-Еггер, који омогућава усмерену плеиотропију инструмената и покушава да исправи процену узрочне регресије. Друге екстензије, као што су медијане и процене засноване на моду, претпостављају да је најмање половина или најчешћих генетских инструмената валидни/неплеиотропни. Међутим, упркос овим проширењима и опуштеним претпоставкама, све ове класичне МР методе су значајно недовољно снажне и још увек пате од два главна ограничења. Прво, они користе само подскуп маркера као инструменте (значајни маркери за читав геном), што често разблажује прави однос између особина. Друго, игноришу присуство потенцијалног латентног наследног збуњивача односа изложености и исхода (нпр. индекс телесне масе, образовно достигнуће, ниво физичке активности на послу или материјална ускраћеност).

ЛХЦ-МР такође користи збирну статистику ГВАС 36, али што је важно, ова нова метода на одговарајући начин користи генетске маркере у целом геному за процену двосмерних узрочних ефеката, директне наследности и збуњујућих ефеката док се узима у обзир преклапање узорака. ЛХЦ-МР се може посматрати као проширење регресије резултата неравнотеже везе (ЛДСЦ) 57, дизајниране да процени наследност особина, у томе што моделира све ефекте генетских маркера као насумичне, али додатно процењује двосмерне узрочне ефекте, као и друге параметре. ЛХЦ-МР проширује стандардни МР са два узорка моделирањем латентног (немереног) наследног збуњујућег фактора који утиче на особине изложености и исхода. Ово омогућава ЛХЦ-МР да разликује СНП-ове на основу њихове ко-асоцијације на пар особина и разликује наследну конфузију која доводи до генетске корелације од стварне узрочности. Дакле, непристрасни двосмерни узрочни ефекат између ове две особине се процењује истовремено заједно са збуњујућим ефектом на сваку особину (слика 2а, б). ЛХЦ-МР оквир, са својим вишеструким путевима кроз које СНП-ови могу да утичу на особине, као и његовим додатком за нулте ефекте, чини ЛХЦ-МР прецизнијим у процени узрочних ефеката у поређењу са стандардним МР методама (тј. МР еггер, пондерисана медијана , пондерисана инверзна варијанса, једноставни режим и пондерисани режим).

Функција вероватноће за ЛХЦ-МР, која је изведена из мешавине различитих путева кроз које СНП-ови у целом геному могу да имају ефекат (делујући или на излагање, исход, збуњујуће или на комбинације ова три), је затим оптимизује дате насумичне почетне вредности за параметре које може да процени. Оптимизација функције вероватноће онда даје вредност максималне процене вероватноће (МЛЕ) за скуп процењених параметара, укључујући двосмерни узрочни ефекат између изложености и исхода, као и јачину збуњујућег ефекта на сваку од те две особине. Стандардне грешке сваког од параметара процењених коришћењем ЛХЦ-МР-а су добијене применом процедуре блоцк јацккнифе где се СНП ефекти деле на блокове, а МЛЕ се поново израчунава на начин остављајући један-блок-оут. Варијанца процена се затим може израчунати из резултата различитих оптимизација МЛЕ-а. Штавише, узрочне процене добијене од ЛХЦ-МР су на скали разлике исхода од 1 стандардне девијације (СД) након промене изложености од 1 СД због употребе стандардизоване збирне статистике за две особине.

Спроведена је анализа осетљивости у којој је модел додатно прилагођен за основни ниво физичке активности на послу, ходање или стајање на послу, као и Таунсендов индекс депривације.

Просечна физичка активност и опште когнитивно функционисање.

ЛХЦ-МР примењен на збирне статистике које припадају моделу 1 није показао доказе за потенцијални узрочни ефекат просечне физичке активности на когнитивно функционисање (б=0.245, ЦИ95% =[−0 .01,0.50], П{{10}}.065) (табела 1, слика 3) и нема доказа за обрнуто узрочни ефекат (б=-0,145, ЦИ95%.=[−0,26,−0,03], П=0.013 [ =0.008]). Слично томе, стандардне МР методе као што су ИВВ, МР Еггер, пондерисана медијана, једноставни мод и пондерисани режим дали су безначајне узрочне процене у оба смера (Табела 2), користећи 129 значајних полиморфизама појединачних нуклеотида (СНП) за читав геном као инструменте за когнитивно функционисање и 6 СНП за просечно убрзање.

Умерена физичка активност и опште когнитивно функционисање.

ЛХЦ-МР примењен на део убрзања који одговара умереној физичкој активности показао је потенцијални позитиван узрочни ефекат умерене физичке активности на боље когнитивно функционисање (б=0.32, ЦИ95% =[{{5} }.17,0.47], П=2.89е−05) (табела 1, слика 3). Нисмо пронашли доказе за обрнути узрочни ефекат (б=−0.071, ЦИ95%.=[−0,15, 0,01], П{{23} }.078 [=0.008]). Као што је утврђено код просечне физичке активности, није било доказа о присуству наследног збуњујућег фактора. Стандардне МР методе дале су незнатне узрочне процене у оба смера (Табела 2).

Интензивна физичка активност и опште когнитивно функционисање.

ЛХЦ-МР примењен на део убрзања који одговара снажној физичкој активности на когнитивно функционисање показао је потенцијални позитиван узрочни ефекат снажне физичке активности на боље когнитивно функционисање (б=0.22, ЦИ95% =[{ {5}}.06,0.37], П=0.007) (табела 1, слика 3). Нисмо пронашли доказе за обрнути узрочни ефекат (б=-0,031, ЦИ95%.=[-0.08, 0,02], П=0.237 [ {{ 24}}.008]). Као што је утврђено код просечне и умерене физичке активности, није било доказа о присуству наследног збуњујућег фактора. Треба напоменути да је коефицијент овог узрочног ефекта био квалитативно слабији од коефицијента узрочног ефекта умерене физичке активности на когнитивно функционисање (б=0.22 наспрам б=0.32). Стандардне МР методе дале су незнатне узрочне процене у оба смера (Табела 2).

Анализе осетљивости.

Тестирали смо још један модел где је извршено додатно прилагођавање основног нивоа физичке активности на послу, ходања или стајања на послу, као и Таунсендов индекс депривације. ЛХЦ-МР примењен на збирну статистику проистеклу из овог другог модела показао је конзистентне резултате са оним из првог модела (б=0.22, ЦИ95% =[−0).{8} }5,0.50], П{{10}}.111 и б=−0.090, ЦИ95% =[−0.23 ,0,05], П=0.200, респективно). Оба модела нису показала никакве доказе о присуству наследног збуњујућег фактора. Због сличности резултата између ових модела, овај други модел нисмо спроводили на умереној и интензивној физичкој активности.

Дискусија

Главни налази.

Ова студија је користила генетски засновану методу која пружа доказе о наводним узрочно-последичној вези да би се истражиле двосмерне везе између физичке активности засноване на акцелерометру и општег когнитивног функционисања. Ослањајући се на ГВАС великих размера, пронашли смо доказе за потенцијалне узрочне ефекте, што сугерише да виши нивои умерене и снажне физичке активности доводе до повећаног когнитивног функционисања. У супротном смеру, нисмо приметили доказе о узрочном ефекту когнитивног функционисања на физичку активност. Дакле, наша студија сугерише повољан ефекат умерене и снажне физичке активности на когнитивно функционисање, али не пружа доказе да повећано когнитивно функционисање промовише ангажовање у већој физичкој активности.

Поређење са претходним студијама

Претходни прегледи и мета-анализе опсервационих студија показали су повољан ефекат физичке активности на когнитивно функционисање 6,9,10,27. Међутим, докази који су произашли из интервентних студија били су неубедљиви 11,12,14–16,58. Тврди се да се ове недоследности могу првенствено приписати алатима специфичним за дизајн који се користе за процену физичке активности 14. Конкретно, многе опсервационе студије се ослањају на мере физичке активности које су сами пријавили, док се студије интервенције често ослањају на физичку активност мерену акцелерометром. , или нека људи вежбају под надзором. Другим речима, докази о повољном ефекту физичке активности на когнитивно функционисање можда су се појавили у опсервационим студијама због природе мера које су обично користили сами. Ипак, у нашој студији, резултати су засновани на физичкој активности процењеној акцелерометром, чиме се делимично искључује ово објашњење. Стога, наши налази додатно подржавају литературу која је демонстрирала заштитну улогу физичке активности на когнитивно функционисање и проширила је користећи меру засновану на акцелерометру.

Треба напоменути да су се резултати добијени помоћу ЛХЦ-МР разликовали од оних добијених стандардним МР методама. Најмање три кључне разлике у методама могу објаснити ову дивергенцију: и) стандардни МР користи само значајне маркере за читав геном, ии) стандардни МР је пристрасан у случају преклапања узорака (као што је случај у овој студији) и стога њихова процена може бити пристрасан према опсервационој корелацији, и иии) ЛХЦ-МР експлицитно моделира корелисану плеиотропију, за разлику од стандардног МР. Сходно томе, очекује се да ће наши резултати добијени од ЛХЦ-МР бити робуснији од оних добијених из стандардног МР-а. Пошто ЛХЦ-МР није могао да пронађе доказе за присуство наследног збуњујућег фактора, корелирана плеиотропија је мање вероватна, или може постојати више конфузних фактора са супротним ефектима који се међусобно поништавају. Овај налаз наглашава да је главни разлог за разлику између ЛХЦ-МР и класичних МР метода статистичка моћ. За тестирање обрнутог узрочног ефекта (когницију на физичку активност), имали смо на располагању бројне инструменте који су осигуравали да су све МР методе добро снажне и да су дале исти закључак (нулти ефекат). Ефекат унапред (физичка активност на когницију) ослањао се на само неколико (слабих) инструмената, чинећи класичне МР методе приметно недовољно јаким. Ово је врста ситуације у којој су методе као што је ЛХЦ-МР, које користе генетске маркере на нивоу генома, кључне за олакшавање открића. Важно је истаћи да иако се статистички закључци класичне и ЛХЦ-МР методе разликују, њихове процене ефеката се не разликују значајно, што сугерише да нема одступања у резултатима, али да имају различиту прецизност. Коначно, признајемо да претпоставке ЛХЦ-МР могу бити нарушене и да резултате треба стога пажљиво разматрати. Ипак, док претпоставке ЛХЦ-МР можда не стоје, познато је да претпоставке осталих пет метода не важе због недовољног броја значајних инструмената за читав геном.

Колико нам је познато, наша студија је прва која истражује потенцијалну узрочну везу између физичке активности и когнитивног функционисања користећи генетски информисан метод. Свесни смо само две друге, негенетске студије које су испитивале потенцијалне двосмерне везе између физичке активности и когнитивног функционисања 1,13. За разлику од ове студије, ове две студије су уочиле позитиван утицај когнитивног функционисања на физичку активност. Најмање два фактора могу објаснити разлике у уоченим резултатима. Прво, обе студије су засноване на лонгитудиналној процени две особине, док је наш приступ заснован на генетски инструментираној техници каузалног закључивања (ЛХЦ-МР). Друго, ове студије се ослањају на физичку активност коју су сами пријавили, а не на физичку активност мерену акцелерометром, која можда не одражава тачно објективни ниво физичке активности.

Наши резултати добијени недавно побољшаним анализама са генетским информацијама (ЛХЦ-МР) наглашавају потенцијално критичну улогу физичке активности, посебно умереног и снажног интензитета, на когнитивно функционисање. Међутим, треба напоменути да је процењени ефекат умерене физичке активности на когнитивно функционисање био око 1,5 пута јачи по величини од ефекта снажне физичке активности. Колико нам је познато, ова студија је прва која процењује и пореди узрочно-последичне везе умерене и снажне физичке активности са когнитивним функционисањем коришћењем генетски засноване методе засноване на великим скуповима података. Иако су потребни додатни докази, ова студија потврђује важност испитивања у којој мери интензитет физичке активности умањује уочене ефекте на когнитивно функционисање 43.

ЛХЦ-МР метода је открила две узрочне везе које су међусобно конзистентне. Важно је да су ови налази у складу са теоријским и експерименталним радом који објашњава механизме који леже у основи повезаности између физичке активности и когнитивног функционисања. Резултати добијени и ЛХЦ и стандардним МР методама нису показали никакве доказе о утицају просечне физичке активности на когнитивно функционисање. Овај осећај се вероватно може објаснити физичким активностима ниског интензитета (тј.<100 mg) that are part of the average physical activity, which further suggests that physical activity should be of moderate-to-vigorous intensity to benefit cognitive functioning.

Одсуство доказа о обрнутом узрочном ефекту когнитивног функционисања на физичку активност може се делимично објаснити нижом снагом ове анализе због мање величине узорка ГВАС физичке активности (н=91,084) у поређењу са величина узорка ГВАС-а когнитивног функционисања (н=257,841). Ово одсуство доказа је у супротности са другим студијама које тврде да је когнитивно функционисање кључно за подршку ангажовању у физичкој активности 20,29,30. Ова разлика се може објаснити на најмање два начина. Прво, претходне студије које су испитивале позитиван ефекат когнитивних функција на физичку активност ослањале су се на физичку активност коју су сами пријавили, што може да утиче на посматране асоцијације 1,17,20. Друго, наша студија се ослањала на опште когнитивно функционисање, док претходни резултати наглашавају специфичну важност инхибицијских ресурса који могу бити потребни да би се супротставили аутоматској тенденцији минимизирања напора 20,29–31,59,60. Стога би будуће студије требало да истраже специфичне односе између моторне инхибиције и физичке активности када такви подаци буду доступни.

Снаге и ограничења

Међу предностима тренутне студије су употреба великих скупова података, ослањање на инструменте изведене из објективних мера физичке активности и примена робусне генетски засноване методе која може проценити узрочне ефекте. Међутим, ова студија има неколико карактеристика које ограничавају закључке који се могу извући. Прво, мера когнитивног функционисања обухвата више домена перформанси, што је смањило специфичност когнитивног функционисања које је процењено. Ова карактеристика ограничава нашу способност да проценимо наводне узрочне ефекте између специфичног когнитивног функционисања, као што је моторна инхибиција и физичка активност. Друго, МР анализа је дизајнирана да разјасни ефекат доживотне изложености на доживотни исход (осим у посебним случајевима када генетски фактори имају ефекте зависне од времена), стога није погодна за истраживање временских аспеката ових узрочно-последичних веза. Треће, 2- методе МР узорка захтевају да СНП ефекти на изложеност буду хомогени између два узорка. Овде, пошто се наша два узорка разликују по старости, ослањамо се на претпоставку да се ови генетски ефекти не мењају у зависности од старости. Ова претпоставка се често покаже тачном, иако постоје ретки изузеци 61. Стога је и даље могуће да се генетске варијанте повезане са физичком активношћу и когнитивним функцијама могу разликовати током животног века. На пример, генетске варијанте које се односе на когнитивни развој, одржавање и пад могу се јако разликовати. Исто тако, генетска варијанса која предвиђа ангажовање физичке активности у раном животу може се разликовати од оних која предвиђају ангажовање у одраслом или касном животу. Сходно томе, како старосни распон између узорка није еквивалентан (40 до 60 година за УК Биобанк у односу на 8 до 96 година у конзорцијуму ЦОГЕНТ) и, што је најважније, како је физичка активност процењена само у УК Биобанку која обезбеђује најужи старосни распон, потенцијалне разлике у генетским варијантама у зависности од старости појединца су можда имале пристрасност у тренутним налазима. Испитивање у којој мери старост може утицати на генетске варијанте повезане са физичком активношћу и особинама когнитивног функционисања је стога оправдано у будућим студијама. Четврто, ЛХЦ-МР може бити ограничен ниском наследношћу особина, што потенцијално узрокује бимодалне/непоуздане процене. Пето, ЛХЦ-МР претпоставља један збуњујући фактор (или неколико њих са сличним ефектима), али постоји ограничење када је присутно више збуњујућих фактора са сличним, али супротним правцима ефекта на особине од интереса, што резултира вишом стопом погрешног откривања. Шесто, иако се коефицијенти процењени помоћу ЛХЦ-МР нису статистички разликовали од коефицијената процењених са класичним МР, важно је признати да ниједан класични МР није могао да пронађе значајну везу између физичке активности и когнитивне функције. Сходно томе, чак и ако можемо бити прилично сигурни у процену коју дају новоразвијене методе, чини се разумнијим сматрати да су тренутни налази привремени и да их треба поновити. На крају, вреди напоменути да су генетски инструменти развијени на првенствено белој популацији европског порекла, што је ограничавало генерализацију резултата.
Закључак и импликације политике

Наши налази пружају прелиминарну подршку за једносмерну везу у којој виши нивои умерене и снажне физичке активности доводе до побољшања когнитивног функционисања. Ови резултати наглашавају суштинску улогу умерене и снажне физичке активности у одржавању или побољшању општег когнитивног функционисања. Стога су здравствене политике и интервенције које промовишу умерену и енергичну физичку активност релевантне за побољшање когнитивног функционисања или одлагање његовог опадања.

Доступност података

Скупови података који се користе за анализу су јавно доступни из резултата Неале Лаб ГВАС на хттп://ввв.неалелаб. ис/ук-биобанк и из Конзорцијума за преузимање генетичког удружења друштвених наука на хттпс://ввв.тхесс гац.орг/дата. Само нови скуп података ГВАС креиран за делове физичке активности доступан је уз дозволу УК Биобанк.

Референце

1. Цхевал, Б. ет ал. Веза између опадања когнитивних ресурса и физичке активности. Хеалтх Псицхол. 39, 519–528 (2020).

2. Цхевал, Б. ет ал. Утицај социоекономских околности раног и одраслог живота на физичку неактивност. Мед. Сци. Спортс Екерц. 50, 476–485 (2018).

3. ДиПиетро, ​​Л. Физичка активност у старењу: Промене у обрасцима и њихов однос према здрављу и функцији. Ј. Геронтол. А Биол. Сци. Мед. Сци. 56, 13–22 (2001).

4. Леви, Р. Когнитивни пад повезан са старењем. Инт. Псицхогериатр. 6, 63–68 (1994).

5. Себастиани, П. ет ал. Обрасци вишедоменског когнитивног старења код учесника породичне студије о дугом животу. Геросциенце 42, 1335–1350 (2020).

6. Баумгарт, М. ет ал. Резиме доказа о променљивим факторима ризика за когнитивни пад и деменцију: перспектива заснована на популацији. Алцхајмеров демент. 11, 718–726 (2015).

7. Блонделл, СЈ, Хаммерслеи-Матхер, Р. & Веерман, ЈЛ Да ли физичка активност спречава когнитивни пад и деменцију?: Систематски преглед и мета-анализа лонгитудиналних студија. БМЦ јавно здравље 14, 510 (2014).

8. Хамер, М., Террера, ГМ & Демакакос, П. Физичка активност и путање у когнитивној функцији: Енглисх Лонгитудинал Студи оф Агеинг. Ј. Епидемиол. Здравље заједнице 72, 477–483 (2018).

9. Морган, ГС ет ал. Физичка активност у средњим годинама и деменција у каснијој животној доби: Налази из потенцијалне групе мушкараца у Цаерпхиллију, Јужном Велсу и мета-анализа. Ј. Алзхеимерс Дис. 31, 569–580 (2012).

10. Соф, Ф. ет ал. Физичка активност и ризик од когнитивног пада: мета-анализа проспективних студија. Ј. Интерн. Мед. 269, 107–117 (2011).

11. Ангеварен, М., Ауфдемкампе, Г., Верхаар, Х., Алеман, А. & Ванхеес, Л. Физичка активност и побољшана кондиција за побољшање когнитивних функција код старијих људи без познатог когнитивног оштећења. Цоцхране Датабасе Сист. Рев. 3, ЦД005381 (2008).

12. Цолцомбе, С. & Крамер, АФ Ефекти фитнеса на когнитивне функције старијих одраслих: метааналитичка студија. Психол. Сци. 14, 125–130 (2003).

13. Дали, М., МцМинн, Д. & Аллан, ЈЛ Двосмерни однос између физичке активности и извршне функције код старијих особа. Фронт. Зујати. Неуросци. 8, 1044 (2015).

14. Сабиа, С. ет ал. Физичка активност, когнитивни пад и ризик од деменције: 28-годишње праћење кохортне студије Вајтхол ИИ. Брит. Мед. Ј. 357, ј2709 (2017).

15. Сновден, М. ет ал. Утицај вежбања на когнитивне перформансе код старијих одраслих особа које живе у заједници: Преглед интервентних испитивања и препорука за праксу и истраживање јавног здравља. Џем. Гериатр. Соц. 59, 704–716 (2011).

For more information:1950477648nn@gmail.com