「認知機能の維持・促進にプラスの関係をもたらす」幼少期の運動

幼少期の運動がその後の認知機能の維持・促進にプラスの関係をもたらすようです。

People who are physically active during childhood have higher cognitive functions in later life.

参照元：https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe_en/NEWS/news/2021_06_18_01.html
– 神戸大学 Kobe University. June 18, 2021 –

玉川大学脳科学研究所（東京都町田市、所長：坂上正道）の松田哲也教授と神戸大学大学院人間発達環境学研究科の石原徹助教らの研究グループは、幼少期の運動がその後の認知機能の維持・促進にプラスの関係をもたらす脳の神経ネットワークと大脳皮質の構造変化を明らかにしました。

本研究成果は、2021年5月23日に学術雑誌「NeuroImage」に掲載されました。

幼少期（12歳まで）に体を動かしている人は、その後の人生でも認知機能が高いことが示されました。

しかし、認知機能と幼少期以降の身体活動との間には相関関係を見出すことができませんでした。

幼少期の運動と認知機能の正の関連性は、脳ネットワークのモジュール化（※1）による分離、半球間結合の強化、皮質の厚さの増加、樹状突起配線のレベルの低下、密度の減少などに現れていました。

小児期は、脳のネットワーク形成が環境や経験に左右されやすい時期です。

この時期の運動は、脳のネットワーク形成を最適化し、その後の人生における認知機能の維持・促進につながると考えられています。

過去10年間の研究により、小児期の運動が認知機能の発達に影響を与えることが明らかになっています。

最近の研究成果では、こうした小児期の運動の効果が、中年期以降の認知機能の維持・促進にも及ぶことが示されています。

しかし、このポジティブな関連性に関連する脳の機能と構造の変化については、まだ明らかになっていません。

本研究では、MRI（磁気共鳴画像）を用いて、幼少期の運動量と後年の認知機能との関係を調べ、その背景にある脳の構造的・機能的変化を明らかにしました。

研究グループは、26歳から69歳までの214名の被験者を対象に、幼少期の運動と認知機能との関係、およびその背景にある機能的・構造的な神経ネットワークと皮質構造を調べるための研究を行いました。

幼少期の運動は、質問票によって評価されました。

また、認知機能の一側面である反応抑制（不適切な行動を抑制する能力）は、Go/No-go課題を用いて測定しました。

MRIの画像データを解析し、構造的・機能的結合性（※2）、皮質の厚さ、髄鞘、神経突起の配向分散度、密度指数などを算出した。

また、Human Connectome Project（※3）に基づき、脳を360の領域に分割し、各領域ごとに機能的・構造的パラメータを求めました。

統計解析では、質問票で得られた情報を交絡因子として用いました。

また、統計解析の際には、被験者の学歴、両親の学歴、兄弟姉妹の数、成人期の運動量などの情報を交絡因子として用いました。

まず、幼少期の運動の有無とGo/No-goタスクのパフォーマンス（誤認識率）との関係を分析しました。

その結果、幼少期（12歳まで）に運動をしていた被験者は、していなかった被験者に比べて誤認識率が低いことがわかりました。

さらに、この相関関係は参加者の年齢に関係なく見られました。

しかし、タスクパフォーマンスと幼少期以降の運動との間には、そのような関係は見られませんでした。

次に、幼少期に運動をしていた被験者を対象に、Go/No-goタスクのパフォーマンスに関連する脳内の構造的・機能的結合性を調べました。

その結果、脳内の構造的結合性の観点から、幼少期の運動とGo/No-go課題の誤認識率との間に正の関連と負の関連があることが確認されました。

Go/No-goタスクの誤認識率と正の関連を示した構造的接続領域の半数以上（73％）に大規模なネットワーク接続性が見られました。

一方、大脳半球間の結合は、タスクの誤認識率と負の関係にある構造的に接続された領域の大部分（88％）に見られました。

機能領域間の結合では、Go/No-go課題の誤認識率と正の関連を示す結合は、幼少期に運動をしていた被験者で確認されましたが、負の関連を示す結合は見られませんでした。

さらに、課題の誤認識率と正の関連を示した接続領域の大部分（91％）に、大規模なネットワーク接続が見られました。

幼少期に運動をしなかった参加者では、Go/No-go課題の誤認識率に関連する構造的・機能的な結合性は確認されませんでした。

最後に、子どもの頃に運動をしていた参加者を対象に、Go/No-goの誤認識率と関連する皮質構造パラメータを調べました。

その結果、タスクのパフォーマンスは、皮質の密度と負の関係にあり、神経突起の配向分散と密度の度合いと正の関係にあることがわかりました。

以上の結果から、子供の頃に運動をしていた人の脳ネットワークでは、モジュール分離と半球間結合の強化により、Go/No-go課題での誤認識が減少することが明らかになりました。

用語解説

1. モジュール。
   他のものと結合してシステムの全体構造を形成する単一のユニット。
   人間の脳は明確なモジュール構造を持っており、複数の領域からなる大規模なネットワークに分かれています。
2. 構造的・機能的連結性。脳の各領域間の構造的・機能的な関係を指す。脳の各領域間の構造的なつながりは、解剖学的な神経線維のつながりによって示され、機能的なつながりは、神経活動のパターンの類似性によって示されます。
3. ヒューマン・コネクトーム・プロジェクト。2012年に北米で開始された大規模な研究プロジェクトで、脳のつながりについての理解を深めることを目的としています。