持久力の高い高齢者は作業記憶も優れる：新たな脳内メカニズムを解明

※これは、公益財団法人 明治安田厚生事業団、学校法人 中央大学、国立大学法人 筑波大学との共同発表です。

【ポイント】
●有酸素能力¹（持久力）の高い高齢者は認知機能の一つである作業記憶能力²が高いことが知られていますが、その脳内メカニズムは解明されていなかったため、近赤外光脳機能イメージング装置³を用いて検証しました。
●作業記憶能力テスト中、特に難しい課題に取り組む際、高齢者の前頭前野では若年成人に比べて多くの領域が活動していました。これは、加齢による一部の脳機能の低下を他の領域が補う代償的な脳活動を示しています。
●さらに、有酸素能力が高い高齢者ほど、前頭前野の代償的な活動が顕著であり、作業記憶能力テストの成績が優れていることを確認しました。




■概要
　公益財団法人明治安田厚生事業団の兵頭和樹研究員と中央大学の檀一平太教授、筑波大学体育系の征矢英昭教授らの研究グループは、高齢者の有酸素能力（持久力）と認知機能の一つである作業記憶能力の関連性、さらにこの背景にある脳の前頭前野の活動パターンについて、近赤外光脳機能イメージング装置を用いて、高齢者と若年成人、また、有酸素能力に差がある高齢者を比較して検討しました。
　作業記憶能力テストを行った結果、高難度の課題に取り組む高齢者において、若年成人では動員が見られなかった前頭前野の部位が活性化していました。すなわち、高齢者は脳機能の低下を補うように前頭前野の多くの領域を代償的に動員し、高難度の課題を遂行していることを確認しました。また、有酸素能力の高い高齢者では作業記憶能力テスト中の代償的な脳活動が特に活発で、有酸素能力の高さが作業記憶能力テストの高成績につながっている可能性が示されました。このことから、高齢期に作業記憶能力を維持するためには、有酸素能力を維持・向上させる、習慣的な運動などが効果的であると推測されます。　
　本研究の成果は、神経科学系の国際学術雑誌「Imaging Neuroscience」に2024年5月10日付で公開されました。


■背景
　認知機能の一つである作業記憶能力は情報を一時的に貯蔵・操作する能力で、主に前頭前野がその働きを担っています。会話や計算をする際に必要な能力で、日常生活を営む上で重要な役割を果たしますが、加齢に伴い低下しやすい機能です。これまでの研究から、有酸素運動は作業記憶能力を高めることがわかっており、有酸素能力が高い高齢者は作業記憶能力が高いことも報告されてきましたが、その脳内メカニズムについては十分に解明されていません。
　作業記憶能力テスト中の脳活動を調べた先行研究から、若年成人に比べて、高齢者では前頭前野の広い範囲が活性化すること、そして脳活動の活性化が顕著であるほどテストの結果が良好であることが報告されています。このような現象から、高齢者は加齢による前頭前野の機能低下を補うために、多くの部位を代償的に動員することで認知機能を保とうとしていると考えられています。したがって、有酸素能力の高い高齢者ではこのような前頭前野の代償的な脳活動が活発で、作業記憶能力が高い可能性があります。
　そこで本研究では、近赤外光脳機能イメージング装置を用いて高齢者と若年成人の作業記憶課題中の脳活動を比較することで前頭前野の代償的な脳活動を確認し、さらに高齢者の有酸素能力と作業記憶能力の関連性について、前頭前野の代償的な脳活動が関連するかを検討しました。