健康な若年成人における急性運動と脳刺激の執行機能に対する複合的・分離的効果

Combined and Isolated Effects of Acute Exercise and Brain Stimulation on Executive Function in Healthy Young Adults.

• Erika K Hussey
• Eduardo B Fontes
• Nathan Ward
• Daniel R Westfall
• Shih-Chun Kao
• Arthur F Kramer
• Charles H Hillman

抄録

健康な若年層では、学業や職業上のパフォーマンスを向上させるために、急性的な認知機能の強化が求められている。いくつかの方法の中で、身体運動介入と経頭蓋直流脳刺激（tDCS）は、実行機能に影響を与えることが期待されている。ここでは、急性有酸素運動とtDCSが実行機能の3つの側面に及ぼす因果関係について、新たな知見が得られた。抑制（フランカー課題で測定）は急性有酸素運動によって選択的に影響を受けたが、tDCSによっては影響を受けなかったのに対し、ワーキングメモリ（n-back課題で測定）は急性有酸素運動とtDCSの両方によって影響を受け、それぞれの操作で異なる処理成分に効果が現れた。一方、持続的注意力（Mackworth時計課題で測定）は、急性有酸素運動とtDCSの両方では影響を受けなかった。興味深いことに、急性有酸素運動とtDCSを組み合わせても効果は認められなかった。これらの認知機能強化技術のユニークで複合的な効果を理解することは、健康な人におけるより深いメカニズムの説明に貢献するだけでなく、臨床や高齢化した集団を対象とした将来の研究にも役立つことを論じている。

Acute cognitive enhancement has been sought by healthy young individuals to improve academic and professional performance. Among several methods, physical exercise interventions and transcranial direct current brain stimulation (tDCS) have shown promise in impacting executive functions. Here, we observed a set of new findings about the causal effect of acute aerobic exercise and tDCS across three facets of executive function: Inhibition (as measured by a flanker task) was selectively impacted by acute aerobic exercise but not tDCS, whereas working memory (as measured by an n-back task) was impacted by both acute aerobic exercise and tDCS, with effects emerging on distinct processing components for each manipulation. Sustained attention (as measured by the Mackworth clock task), on the other hand, was not impacted by acute aerobic exercise or tDCS. Interestingly, no effects of combining acute aerobic exercise and tDCS emerged. We argue that understanding the unique and combined contributions of these cognitive enhancement techniques can not only contribute to a deeper mechanistic explanation in healthy individuals but also inform future research with clinical and aging populations.