Kazuistiky Dostálová, K., Moricová, Š., Šimko, P.: Prevencia venózného tromboembolizmu u športovcov...216

Souborné referáty Hrazdira, L., Øezaninová, J.: Poranìní laterálních ligament hlezna – stále otevøený problém . . . . . . . . . . 198 Vaøeková, J., Daïová, K.: Pohybová aktivita a kognitivní funkce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Kazuistiky Dostálová, K., Moricová, Š., Šimko, P.: Prevencia venózného tromboembolizmu u športovcov . . . . . . . 216 Pro praxi Ondøichová Nováková, D.: Preskripce a vliv pohybové aktivity na prognózu infekèní mononukleózy a chronického únavového syndromu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

Review articles Hrazdira, L., Øezaninová, J.: Injury of Ankle Ligaments – Continuous Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Daïová, K., Vaøeková, J.: Physical activity and cognitive functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Case reports Dostálová, K., Moricová, Š., Šimko, P.: Prevention of venous tromboembolism in athletes . . . . . . . . . . . 216 Praxis Ondøichová Nováková, D.: Prescription and the influence of physical activity on the prognosis of Infectious Mononucleosis and Chronic Fatigue Syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

Med Sport Boh Slov 2014; 23(4):210–215

Pohybová aktivita a kognitivní funkce Jitka Vařeková, Klára Daïová Katedra zdravotní TV a tělovýchovného lékařství, Fakulta tělesné výchovy a sportu UK, Praha Klíčová slova: pohybová aktivita, kognitivní funkce, aerobní trénink, stárnutí Key words: physical activity, cognitive functions, aerobic training, ageing

r Souhrn Mezi kognitivní funkce řadíme nejvyšší psychické procesy a operace (např. vnímání, pozornost, představivost, paměť, myšlení a řeč). Jejich celoživotní rozvoj a podpora by měly být důležitou součástí prevence zaměřené na dobrou kvalitu života. Pravidelná pohybová aktivita je významným faktorem ovlivňujícím kognitivní funkce. Řada studií potvrzuje významně lepší úroveň kognitivních funkcí u pohybově aktivních seniorů a označuje pohybovou aktivitu za základní nástroj prevence degenerace kognitivních funkcí ve stáří. Potenciál pohybové aktivity však spočívá i v podpoře kognitivních funkcí u dětí, dospělých či u jedinců s postižením.

r Summary Vařeková, J., Daïová, K.: Physical activity and cognitive function. Cognitive function include high psychic processes and operations (e.g. perception, attention, imagination, memory, thinking and speech). Their lifelong development and support should be an important part of prevention oriented on good quality of life. Regular physical activity (PA) is a significant factor influencing cognitive function. Series of studies confirm significantly higher level of cognitive function in active elderly people and determine PA as main preventive tool against cognitive function degeneration accompanying ageing. The potential of PA however lies also in the support of cognitive function in children, adults or people with disabilities.

Úvod Kognitivní (poznávací) funkce definujeme jako psychické procesy a operace, pomocí nichž jedinec poznává svět a sebe sama, jedná, reaguje, zvládá úkoly. Mají mnoho komponent včetně paměti, pozornosti, výkonových funkcí (tj. schopnosti plánovat a rozvrhnout činnosti, zaměřit se na informace spojené s úkolem, provádět více úkolů či dovedností současně atd.), úsudku, řeči a vnímání prostřednictvím smyslů (1). Rozvoj kognitivních funkcí úzce souvisí s množstvím a kvalitou podnětů z prostředí, funkčním stavem příslušných receptorů smyslových orgánů a centrálního nervového systému. Zejména v dětství ovlivňuje sociální či senzorická deprivace nebo jakékoli funkční či strukturální poškození mozku významným způsobem rozvoj kognitivních funkcí, a to především rozvoj lidské řeči. Se stárnutím naopak dochází k úbytku kognitivních funkcí. Jejich snížení může být také důsledkem některých onemocnění, a to nejen Alzheimerovy choroby, ale také např. chronické obstrukční nemoci plic (2), roztroušené sklerózy (3), mozkové mrtvice (4) a dalších. V tělovýchovném lékařství a rehabilitaci se klade důraz na prevenci a terapii pohybem zejména s ohledem na pozitivní adaptační změny v kardiovaskulárním systému a metabolismu a na snížení bolesti či zlepšení mobility. Pro kvalitu života je však neméně důležitá i úroveň kognitivních funkcí. Jejich pokles má vliv na nezávislost jedince a výskyt zdravotního postižení Do redakce došlo 17. 9. 2014 K publikaci přijato 3. 11. 2014

210

(5). Proto se v poslední době pozornost obrací také na možné zlepšení kognitivních funkcí v souvislosti s pohybovou aktivitou (PA). Cílem článku je shrnout tuto problematiku na základě literární rešerše.

Pravidelná pohybová aktivita a kognitivní funkce Pozitivní vliv cvičení na kognitivní funkce popsal již v 70. letech Young (6). Ve své studii aplikoval 10týdenní cvičební program u 32 testovaných osob (rozdělených dle věku a pohlaví do 4 skupin po 8 jedincích). Cvičení bylo provozováno 3x týdně po dobu 1 hodiny. Po 5minutovém zahřátí testovaní jedinci absolvovali prostná cvičení se zapojením všech hlavních svalových skupin a dále se věnovali chůzi/běhu, přičemž cílová intenzita byla stanovena na 70 % maximální pracovní kapacity. Všechny skupiny se významně zlepšily ve většině testů kognitivních funkcí. Autor tehdy napsal: „Jelikož je pokles kognitivních funkcí s věkem výsledkem fyziologických a biochemických změn, není nerozumné očekávat zlepšení těchto funkcí, pakliže dojde ke zlepšení fyziologických a biochemických parametrů v důsledku cvičení“. Od té doby bylo publikováno mnoho studií na toto téma. Většina z nich se věnovala zdravé seniorské populaci, další pak nemocným a v neposlední řadě také dětem (7). Obecně lze říci, že vyšší pohybová aktivita a zdatnost mohou zlepšit nebo alespoň udržet kognitivní funkce u starších jedinců, přičemž vliv pohybové aktivity se může projevit zejména na výkonových (exekutivních) funkcích. V následujícím textu uvádíme výsledky některých studií podrobněji. Flöel et al. (8) z Německa publikovali průřezovou studii s 75 zdravými jedinci (33 % mužů) vyššího věku (průměr 61 let). Ze studie vyplynulo, že pravidelná PA souvisí se zlepšením paměti, s nárůstem objemu šedé hmoty mozkové zejména v prefrontálních oblastech a se zvýšením hladiny neurotrofinů více, než s těmito parametry souvisí kardiorespirační zdatnost. Znamená to, že i nízké hladiny pravidelné pohybové aktivity mají ve vyšším věku velký význam na objem, strukturu i funkce mozkové tkáně. Zvýšení objemu mozku po 6měsíčním programu popsali i kanadští autoři ten Brinke et al. (9). Testovali 86 žen s pravděpodobnou mírnou kognitivní poruchou ve věku 70–80 let. Ženy byly randomizovány do 3 cvičebních skupin, které byly zaměřeny na: aerobní trénink, silový trénink a rovnováhu/tonus. Experimentální skupina, která provozovala 2x týdně aerobní trénink (chůze, intenzita 40–80 % tepové rezervy), měla oproti ostatním skupinám (dle MRI) signifikantně větší celkový objem hipokampu (o 4 %, při stranové diferenciaci pak větší nárůst v levém hipokampu). Angevaren et al. (10) z Nizozemí hodnotili souhrnně výsledky jedenácti studií, v nichž byly zdravé osoby nad 55 let podrobeny pravidelnému aerobnímu tréninku zaměřenému na zlepšení kardiorespirační zdatnosti, přičemž byl současně posuzován vliv na kognitivní funkce mozku. Ukázalo se, že některé funkce mozku jsou k pohybové aktivitě citlivější než jiné. Pozitivní vliv byl v souladu se zvýšením kardiorespirační zdatnosti zaznamenán například u řízení motoriky, paměťových funkcí a sluchové pozornosti. Mírné zlepšení bylo zaznamenáno například u kognitivní rychlosti (rychlost zpracování informace) a zrakové pozornosti. Španělští vědci Lopéz et al. (11) sledovali u 690 osob ve věku 30–85 let souvislost mezi jejich PA (kterou osoby samy zaznamenávaly do dotazníků), pohybovou výkonností (rychlost, síla svalová, dechový objem) a kognitivními funkcemi (paměť a zraková pozornost). Výsledky jednoznačně prokázaly velmi úzký vztah mezi pravidelnou PA a vysokými kognitivními výkony mozku. Vzájemný vztah těchto dvou faktorů byl s rostoucím věkem ještě markantnější. Pravidelná PA ovlivnila výrazně pozitivně změny, které bývají spojovány se stárnutím (zhoršení v oblasti tělesné zdatnosti a kognitivních funkcí). Podobně i ve studii Jedrziewski et al. (12) byla pravidelná PA spojena s nižším rizikem kognitivních poruch. 211

V poslední době se také hovoří o tom, že mozek staršího jedince disponuje určitou plasticitou a že je tedy do určité míry možné zvrátit změny způsobené stárnutím (13, 14). Lidé s aktivním životním stylem také mají větší „kognitivní rezervu“, která může oddálit progresivní pokles kognitivních funkcí během (zdravého) stárnutí i v klinických populacích, včetně jedinců s demencí (15, 1). Naopak inaktivní jedinci mají výrazně vyšší riziko výskytu kognitivních poruch. Ve studii autorů Katz et al. (16) to bylo demonstrováno na populaci s obstrukční plicní nemocí. Skupina 140 jedinců (z nichž 31 % bylo inaktivních) byla testována dvakrát v odstupu 2 let. Inaktivní jedinci měli v obou měřeních oproti aktivním přibližně dvojnásobný výskyt kognitivních poruch (27 % vs. 12 % na začátku, a 26 % vs. 15 % nově vzniklých případů kognitivní poruchy po dvou letech). U dětí se tato problematika řeší až v posledním desetiletí (17). Autoři poukazují na řadu studií, které ukazují lepší výsledky ve vědomostních testech u tělesně zdatnějších studentů středních škol, a naopak.

Akutní tělesná zátěž a kognitivní funkce Studií sledujících okamžitý efekt cvičení na kognitivní funkce je podstatně méně. Japonští autoři Kamijo et al. (18) například sledovali vliv akutního aerobního cvičení na reakční čas u 12 starších (věk 60–74 let) a 12 mladších (věk 19–25 let) dospělých mužů. U těchto dvou skupin mužů aplikovali 20minutovou jízdu na kole jak s mírnou (30 % VO2max), tak se střední (50 % VO2max) intenzitou zátěže. V obou skupinách byl reakční čas po zátěži se střední intenzitou kratší. Došli k závěru, že středně intenzivní aerobní cvičení akutně zlepšuje kognitivní funkce během celého dospělého života, ačkoli mechanismus tohoto působení nemusí být v jednotlivých věkových kategoriích stejný. Recentní meta-analýza autorů Verburgh et al. (15) popisuje vliv akutní tělesné zátěže na výkonové funkce u dětí, adolescentů a mladých dospělých. Tento autorský tým porovnával výsledky 19 studií, přičemž prokázal významný vliv právě akutní tělesné zátěže oproti zatížení chronickému. Mezi skupinami rozdělenými podle věku nebyl nalezen významný rozdíl. Tito autoři zároveň zmiňují pozitivní vliv cvičení u dětí se syndromem poruch pozornosti a hyperaktivitou. Na efektivitu aerobního tréninku u dětí upozorňují i Kutlík a Čelko (17). Uvádějí příklad studie, která prokázala bezprostřední pozitivní vliv PA na výkon dětí v testech měřících kognitivní funkce jako např. pozornost, paměť, schopnost rychlého rozhodování a plánování. U dětí šesté třídy se při následném hodnocení rychlosti matematického výpočtu ukázala jako výhodnější chůze 30–40 min, oproti „méně účinnému“ 20minutovému tradičnímu cvičení a 15minutová intenzivní aerobní aktivita měla lepší výsledky než 15minutový strečink. Jiná studie (19) navíc zjistila, že aerobní cvičení, při kterém jsou preadolescentní děti ve věku 11–12 let nuceny řešit motorické problémy v sociální interakci, jako při skupinových aerobních hrách, má lepší efekt na paměť než tradiční aerobní trénink provozovaný individuálně.

Mechanismy vlivu tělesné zátěže na kognitivní funkce Pro zdůvodnění pozitivního efektu cvičení na kognitivní funkce bylo navrženo několik mechanismů. Ploughman (20) poukazuje na tři hypotézy. První z nich se týká zvýšeného prokrvení mozku, zvýšené saturace mozku kyslíkem a angiogeneze v oblastech mozku, které jsou důležité pro výkonové funkce. Druhá hypotéza počítá se zvýšením hladiny neurotransmiterů, jako je serotonin a noradrenalin, které facilitují zpracování informací. Jako třetí, pravděpodobně nejznámější, hypotézu uvádí, že cvičení ovlivňuje hladinu růstových faktorů – endogenních proteinů v mozku (neurotrofinů) podporujících jeho plasticitu. Neurotrofiny, jako je mozkový 212

neurotrofní faktor (brain-derived neurotrophic factor, BDNF), inzulínu podobný růstový faktor (insulin-like growth factor, IGF-I) a bazický fibroblastový růstový faktor (basic fibroblast growth factor, bFGF), podporují růst mozkové tkáně, resp. zachování a diferenciaci ve vyvíjejícím se mozku a dendritické větvení a synaptické propojení v dospělém mozku. Důkaz o zvýšení BDNF během tělesného zatížení publikovali například Rasmussen et al. (21). O neurogenezi, jako mechanismu, kterým cvičení způsobuje zlepšení kognitivních funkcí, píší i další autoři (14, 15). Zajímavá je v tomto kontextu role laktátu. Podle některých autorů zvyšuje laktát po přestupu do mozku expresi BDNF. Závislost hodnot tohoto neurotrofinu na intenzitě předchozí zátěže popsali také Ferris et al. (22). Změny byly patrné při cvičení na úrovni 10 % nad ventilačním prahem. Verburgh et al. (15) dále uvádějí, že cvičení na úrovni laktátového prahu vede k okamžitému zvýšení katecholaminů, ACTH, vasopresinu a beta-endorfinů, které jsou odrazem zvýšené sekrece neurotransmiterů v CNS, což následně vede ke zvýšení kognitivního výkonu. V klinických studiích byla také prokázána souvislost pravidelného cvičení a vyšší aerobní zdatnosti se zvýšeným objemem mozku v oblastech spojených s výkonovými funkcemi (15, 20).

Jaká pohybová aktivita je z hlediska kognitivních funkcí optimální? Výše uvedené studie (jakož i mnohé další) upozorňují na to, že pro dosažení kýženého efektu je třeba dlouhodobě udržovat určitou střední míru pohybové aktivity. Dále je třeba vzít v úvahu i další faktory ovlivňující konečný benefit pohybové aktivity (genetické predispozice, četnost, velikost a typ zátěže, (ko)morbidity atd.). Dle Ericksona a Kramera (13) je 6měsíční aerobní aktivita dostatečná, aby způsobila významné zlepšení kognitivních funkcí. Z hlediska frekvence se doporučuje PA nejméně 2–3x týdně (někteří autoři uvádějí ale i frekvenci vyšší, např. 4–7x týdně). Délka pohybové aktivity musí v každém případě přesáhnout 20 minut, aby začalo docházet k pozitivním odezvám v organismu. Obvykle se předpokládá cvičební jednotka 40–60 minut. U intenzity zátěže je situace poněkud složitější. Při nadprahovém zatížení dochází k produkci stresových hormonů, které mohou mít na mozkovou tkáň vliv negativní. To do jisté míry ukázala i studie autorů Covassin et al. (23), kde došlo po maximální zátěži ke snížení některých neurokognitivních funkcí. V této studii se skupina 54 mladých rekreačních sportovců podrobila zátěžovému testu na běhátku do maxima, zatímco 48 jedinců z kontrolní skupiny 15 minut odpočívalo. Experimentální skupina se významně zhoršila ve slovní paměti (nikoli však například v reakčním čase a vizuální paměti). Také Tierney et al. (24) sledovali u 90 zdravých postmenopauzálních žen souvislost mezi intenzitou celoživotní rekreační sportovní aktivity (od střední školy do současnosti) a kognitivními funkcemi. Ukázalo se, že zatímco střední intenzita pohybové aktivity zachování a rozvoj kognitivních funkcí podporuje, dlouhodobá intenzivní tělesná zátěž je naopak snižuje. Proto by doporučení měla směřovat spíše do úrovně střední intenzity, tedy 40–60 % maximální spotřeby kyslíku nebo subjektivně kolem hodnoty 13 dle Borgovy RPE škály (13, 24). Co se týká formy cvičení, nejvíce je prozkoumána a také doporučována aerobní aktivita. Erickson a Kramer (13) ale uvádějí, že kombinace aerobního a ne-aerobního cvičení přináší větší efekt než jednotlivé typy tréninku samostatně. K podobnému závěru došli v recentním článku i australští autoři Vaughan et al. (14). Jejich studie s 49 ženami (s normálními kognitivními funkcemi) ve věku 65 až 75 let prokázala, že 16týdenní intervence měla pozitivní efekt na fyzickou a kognitivní výkonnost a koncentraci BDNF. Jejich komplexní cvičební program, 213

aplikovaný 2x týdně po dobu 60 minut, měl složku aerobní, silovou, rovnovážnou, koordinační a protahovací. Zde je třeba podotknout, že kombinovaný trénink má rovněž větší efekt z hlediska adherence k programu. V této studii byla adherence až 85 %, což je oproti běžné praxi i ostatním studiím nadprůměrné. Z hlediska dlouhodobé adherence je také důležité respektovat osobní preference. Někdo ve volném čase rád běhá, tančí či navštěvuje lekce aerobiku, zatímco další bude preferovat jógu. Obecně lze říci, že pro pozitivní efekt PA na tělesné i kognitivní funkce bychom měli kombinovat aktivity tak, abychom podpořili: a) zdatnost (alespoň tak, aby jedinec bez únavy a pocitu zátěže v pohodě zvládal denní režim, včetně rekreačních pohybových aktivit a byl schopen v krátkém čase obnovit tento funkční stav i například po infekčním onemocnění), b) svalovou sílu, c) flexibilitu, d) vzpřímené a přitom uvolněné držení těla, a e) vnímání, resp. sebeuvědomění. Lze předpokládat, že pohybové aktivity, které pracují s celým tělem, budou mít lepší efekt než cvičení pouze jednotlivých částí. Podobně pohyb v přírodě pravděpodobně působí výrazněji než cvičení v místnosti (mimo jiné proto, že se organismus musí adaptovat na více vlivů – např. nerovný terén, povětrnostní vlivy).

Závěry Pravidelná pohybová aktivita střední intenzity má pozitivní vliv na řadu funkcí i systémů v lidském těle. Vedle obvykle zkoumaného vlivu na metabolické procesy v lidském těle, pohybový a kardiovaskulární systém, je nezanedbatelný vliv i na nervový systém, konkrétně na kognitivní funkce. Tyto funkce jsou základem lidské osobnosti a jejich podpora a rozvoj má zásadní vliv na kvalitu života. Pravidelná pohybová aktivita je relativně bezpečným a globálně pozitivně působícím prostředkem ke zlepšení kognitivních funkcí u celé populace, nicméně se zvláštním významem u konkrétních cílových skupin, jako jsou senioři, děti a osoby se zdravotním postižením. Podporováno Práce vznikla s podporou Programu rozvoje vědních oblastí na UK P38.

Literatura 1. Studenski S, Carlson MC, Fillit H, et al. From bedside to bench: Does mental and physical acitivity promote cognitive vitality in late life? Sci Aging Knowl Environ 2006;10:pe21. Retrieved from: http://sageke.sciencemag.org/cgi/content/full/2006/10/pe21. 2. Dodd JW, Getov SV, Jones PW. Cognitive function in COPD. Eur Respir J 2010;35(4):913–922. 3. Motl RW, Sandroff BM, Benedict RHB. Cognitive dysfunction and multiple sclerosis: developing a rationale for considering the efficacy of exercise training. Mult Scler 2011;17(9):1034–1040. 4. Quaney BM, Boyd LA, McDowd JM, et al. Aerobic exercise improves cognition and motor function poststroke. Neurorehabil Neural Repair 2009;23(9):879–885. 5. Williamson JD, Espeland M, Kritchevsky SB, et al. Changes in cognitive function in a randomized trial of physical activity: results of the lifestyle interventions and independence for elders pilot study. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2009;64A(6):688–694. 6. Young RJ. The effect of regular exercise on cognitive functioning and personality. Br J Sports Med 1979;13(3):110–117. 7. Zoeller RF. Exercise and cognitive function: Can working out train the brain, too? Am J Lifestyle Med 2010;4(5):397–409. 8. Flöel A, Ruscheweyh R, et al. Physical activity and memory functions: are neurotrophins and cerebral gray matter volume the missing link? Neuroimage 2010;49(3):2756–63. 214

9. ten Brinke LF, Bolandzadeh N, Nagamatsu LS, et al. Aerobic exercise increases hippocampal volume in older women with probable mild cognitive impairment: a 6-month randomised controlled trial. Br J Sports Med 2014;0:1–8. Retrieved from http://bjsm.bmj.com/content/early/2014/03/04/bjsports2013-093184.full.pdf+html. 10. Angevaren M, Aufdemkampe G, Verhaar HJJ, et al. Physical activity and enhanced fitness to improve cognitive function in older people without known cognitive impairment. Cochrane Database Syst Rev 2008;16(2):CD005381. 11. López MD, Zamarrón MD, Fernández-Ballesteros R. Relationship between exercising and physical and cognitive function indicators. Comparison of results with age. Rev Esp Geriatr Gerontol 2011; 46(1):15–20. 12. Jedrziewski MK, Ewbank DC, Wang H, Trojanowski JQ. The impact of exercise, cognitive activities, and socialization on cognitive function: results from the national long-term care survey. Am J Alzheimers Dis Other Demen 2014;29(4):372–378. 13. Erickson KI, Kramer AF. Aerobic exercise effects on cognitive and neural plasticity in older adults. Br J Sports Med 2009;43(1):22–24. 14. Vaughan S, Wallis M, Polit D, et al. The effects of multimodal exercise on cognitive and physical functioning and brain-derived neurotrophic factor in older women: a randomised controlled trial. Age Ageing 2014;0:1–6. 15. Verburgh L, Konigs M, Scherder EJA, Oosterlaan J. Physical exercise and executive functions in preadolescent children, adolescents and young adults: a meta-analysis. 2014;48(12):973–979. 16. Katz P, Julian L, Singer J, et al. Impact of physical inactivity on cognitive function in adults with obstructive lung disease (OLD). Eur Respir J 2011;38(55):322. 17. Kutlík D, Čelko J. Pohybová, najma vytrvalostná aktivita a jej vplyv na psychické funkcie a stavy detí. TVSM 2013;79(6):41–47. 18. Kamijo K, Hayashi Y, Sakai T, et al. Acute effects of aerobic exercise on cognitive function in older adults. J Gerontol Psych Sci 2009;64B(3):356–363. 19. Pesce C, Crova C, Cereatti L, et al. Physical activity and mental performance in preadolescents: Effects of acute exercise on free-recall memory. Ment Health Phys Activ 2009;2(1):16–22. 20. Ploughman M. Exercise is brain food: the effects of physical activity on cognitive function. Dev Neurorehabil 2008;11(3):236–40. 21. Rasmussen P, Brassard P, Adser H, et al. Evidence for release of a brain-derived neurotrophic factor from the brain during exercise. Exp Physiol 2009;94:1062–1069. 22. Ferris LT, Williams JS, Shen CL. The effect of acute exercise on serum brain-derived neurotrophic factor levels and cognitive function. Med Sci Sports Exerc 2007;39(4):728–734. 23. Covassin T, Weiss L, Powell J, Womack C. Effects of a maximal exercise test on neurocognitive function. Br J Sports Med 2007;41(6):370–374. 24. Tierney MC, et al. Intensity of Recreational Physical Activity throughout Life and Later Life Cognitive Functioning in Women. J Alzheimers Dis 2010;22(4):1331–1338.

PhDr. Jitka Vařeková, Ph.D. Katedra zdravotní TV a tělovýchovného lékařství Fakulta tělesné výchovy a sportu UK J. Martího 31, 162 52 Praha 6 e-mail: [email protected]

215