Un grupo de investigación que incluye al profesor MATSUDA Tetsuya del Instituto de Ciencias del Cerebro de la Universidad de Tamagawa (ciudad de Machida, Tokio; Director: SAKAGAMI Masamichi) y el profesor asistente ISHIHARA Toru de la Escuela de Postgrado de Desarrollo Humano y Medio Ambiente de la Universidad de Kobe ha iluminado los cambios en la red neuronal y la corteza del cerebro, estructura que subyace a la asociación positiva entre el ejercicio infantil y el mantenimiento y la promoción de la función cognitiva en la edad adulta.
Estos resultados fueron publicados en la revista académica NeuroImage el 23 de mayo de 2021.
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Puntos principales
Los investigadores demostraron que las personas que son físicamente activas durante la niñez (hasta los 12 años de edad) tienen funciones cognitivas más altas en la edad adulta.
Sin embargo, no pudieron encontrar una correlación entre la función cognitiva y la actividad física posterior a la niñez.
La asociación positiva entre el ejercicio infantil y la función cognitiva fue evidente en la segregación modular (* 1) de las redes cerebrales, el fortalecimiento de la conectividad inter-hemisférica, el mayor grosor cortical, los niveles más bajos de arborización dendrítica y la disminución de la densidad.
Durante la infancia, la formación de la red del cerebro es susceptible a factores ambientales y relacionados con la experiencia. Se cree que el ejercicio durante este período optimiza el desarrollo de la red cerebral y está relacionado con el mantenimiento y la promoción de la función cognitiva en la edad adulta.
Antecedentes de la investigación
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Las investigaciones realizadas durante la década anterior han demostrado que el ejercicio durante la infancia afecta el desarrollo de las funciones cognitivas. Hallazgos recientes han indicado que estos beneficios del ejercicio infantil se extienden al mantenimiento y promoción de las funciones cognitivas en la mediana edad y en la vejez. Sin embargo, los cambios en la funcionalidad y la estructura del cerebro relacionados con esta asociación positiva aún no se han esclarecido. Este estudio de investigación investigó la relación entre la actividad física en la niñez y la función cognitiva en la edad adulta, utilizando MRI (imágenes por resonancia magnética) para iluminar los cambios estructurales y funcionales en el cerebro que están detrás de esta relación.
Método de experimento
El grupo de investigación llevó a cabo un estudio en 214 participantes con edades comprendidas entre los 26 y los 69 años para investigar la relación entre el ejercicio infantil y la función cognitiva, y las redes neuronales funcionales y estructurales subyacentes y la estructura cortical. El ejercicio infantil se evaluó mediante un cuestionario. Un aspecto de la función cognitiva, la inhibición de la respuesta (la capacidad de suprimir comportamientos inapropiados), se midió mediante una tarea de ir / no ir. Se analizaron los datos de imagen de la resonancia magnética y se calcularon los siguientes: conectividad estructural y funcional (* 2), espesor cortical, mielinización, grado de dispersión de la orientación de neuritas e índice de densidad. El cerebro se dividió en 360 áreas de acuerdo con el Proyecto Conectoma Humano (* 3), y se obtuvieron parámetros funcionales y estructurales para cada área. En el análisis estadístico, la información obtenida a través del cuestionario se utilizó como factores de confusión. Esto incluyó los antecedentes educativos de cada participante, los antecedentes educativos de los padres, el número de hermanos y el ejercicio durante la edad adulta.
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Resultados del experimento
En primer lugar, los investigadores analizaron la relación entre si los participantes se ejercitaban durante la infancia y el desempeño de las tareas de ir / no ir (tasa de falsas alarmas). Descubrieron que los participantes que hacían ejercicio durante la infancia (hasta los 12 años) tenían una tasa de falsas alarmas más baja que los que no lo hacían (Figura 1). Además, esta correlación se encontró independientemente de la edad del participante. Sin embargo, no se encontró tal relación entre el desempeño de la tarea y el ejercicio posterior a la niñez.
A continuación, el grupo de investigación investigó la conectividad estructural y funcional en el cerebro relacionada con el desempeño de la tarea Go / No-go en participantes que se ejercitaban durante la infancia. A partir de estos resultados, confirmaron que en términos de conectividad estructural en el cerebro, había asociaciones positivas (Figura 2A: conexiones indicadas en rojo) y asociaciones negativas (Figura 2A: conexiones indicadas en azul) entre el ejercicio durante la infancia y la tasa de falsas alarmas. en la tarea Go / No-go. Se encontró conectividad de red a gran escala en más de la mitad (73%) de las áreas conectadas estructuralmente que se asociaron positivamente con la tasa de falsas alarmas de la tarea Pasar / No continuar (Figura 2B, parte izquierda). Por otro lado, la conectividad entre hemisferios se encontró en la mayoría (88%) de las áreas conectadas estructuralmente que se asociaron negativamente con la tasa de falsas alarmas de la tarea (Figura 2B, parte derecha). En términos de conexiones entre áreas funcionales, se identificaron conexiones que mostraban asociaciones positivas (Figura 3A: conexiones indicadas en rojo) con la tasa de falsas alarmas de la tarea Ir / No continuar en los participantes que hicieron ejercicio durante la infancia, pero no se encontraron conexiones asociadas negativamente. Además, se encontró conectividad de red a gran escala en la mayoría (91%) de las áreas conectadas que se asociaron positivamente con la tasa de falsas alarmas de la tarea (Figura 3B, parte izquierda).
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En aquellos participantes que no hicieron ejercicio durante la infancia, no se identificó conectividad estructural o funcional en relación con la tasa de falsas alarmas en la tarea Go / No-go. Por último, los investigadores investigaron los parámetros de la estructura cortical en relación con la tasa de falsas alarmas Go / No-go para los participantes que hacían ejercicio cuando eran niños. Descubrieron que el rendimiento de la tarea se asoció negativamente con la densidad cortical y se asoció positivamente con el grado de dispersión y densidad de la orientación de las neuritas.
Los resultados anteriores demuestran que la segregación modular y las conexiones inter-hemisféricas fortalecidas en las redes cerebrales de las personas que se ejercitaron durante la infancia redujeron la cantidad de errores que cometieron en la tarea Go / No-go.
Fuentes y Referencias
Fuente original: Universidad de Kobe
Referencia del estudio:
Toru Ishihara, Atsushi Miyazaki, Hiroki Tanaka, Takayuki Fujii, Muneyoshi Takahashi, Kuniyuki Nishina, Kei Kanari, Haruto Takagishi, Tetsuya Matsuda. Childhood exercise predicts response inhibition in later life via changes in brain connectivity and structure. NeuroImage, 2021; 237: 118196 DOI: 10.1016/j.neuroimage.2021.118196