コラム

BFRトレーニングは認知機能を高めるか


  • BFRトレーニング
  • 筆者:山本 義徳
BFRトレーニングによって大脳皮質の活動が活発になったという報告のほか、大脳皮質運動野における酸素化ヘモグロビンが血流制限なしの場合と比べて高レベルになったという報告もあり、BFRトレーニングによって認知機能の低下を防いだり、改善を図ったりすることができる可能性は非常に高く、今後の研究展開が期待される。

バーベルやダンベル、チューブなどで負荷を与えるストレングストレーニングは高齢者のフレイル予防・治療に効果的であり、筋肉や骨を強くして生活を改善するということはすでに周知されている。

そうしたフィジカル面だけでなく、ストレングストレーニングは認知機能やうつ状態を改善することによりメンタル面でも生活改善に役立つということが明らかになりつつある。

加齢によってIGF-1のレベルが低下するが、IGF-1の低下は神経変性を引き起こしたり、心臓血管系疾患のリスクを増やしたり、認知機能の低下を引き起こしたりする可能性があると言われている。(※1, ※2, ※3, ※4, ※5)

ただし高齢者は骨や関節の問題をかかえていることが多く、一般的なレジスタンストレーニングは直ちに適用しにくいことも多い。また高重量を扱うトレーニングでは血圧の上昇も気にかかるところだ。
しかし軽い重量で効果が見込めるBFRトレーニングであれば、骨や関節への負担は少なく、血圧上昇における心配も少なくなる。

さて、実は断続的な低酸素状態にさらすことで、脳の可塑性が高まり、認知機能が高まるという報告がある。(※6, ※7)
BFRトレーニングは低酸素状態を作り出すわけだが、実際にBFRトレーニングを30%1RMで行ったところ、認知機能が改善したと報告されているのだ。(※8)
低酸素状態によって血管の新生も増えてくると思われる。

さらにBFRトレーニングでは通常のストレングストレーニングに比べ、多くの成長ホルモンやIGF-1の分泌を促すことが分かっている。(※9, ※10, ※11, ※12, ※13)

そして運動によって大脳皮質の活動が活発になることにより、認知機能は高まるとされている。(※14, ※15)
実際にBFRトレーニングによって大脳皮質の活動が活発になったという報告(※16)のほか、大脳皮質運動野における酸素化ヘモグロビンが血流制限なしの場合と比べて高レベルになったという報告もある。(※17)

このようにBFRトレーニングによって認知機能の低下を防いだり、改善を図ったりすることができる可能性は非常に高く、今後の研究展開(※18)が期待される。

※1:
IGF-1 deficiency impairs neurovascular coupling in mice: Implications for cerebromicrovascular aging.
Aging Cell. 2015;14:1034–1044.

※2:
Serum insulin-like growth factor 1 and the risk of ischemic stroke:
The framingham study. Stroke. 2017;48:1760–1765.

※3:
The relation between insulin-like growth factor I levels and cognition in healthy elderly: A meta-analysis. Growth Horm. IGF Res. 2005;15:416–422.

※4:
Higher serum insulin-like growth factor-1 is associated with better cognitive performance in persons with mild cognitive impairment.
Psychogeriatrics. 2013;13:170–174.

※5:
Insulin-like growth factor-1 and risk of Alzheimer dementia and brain atrophy. Neurology. 2014;82:1613–1619.

※6:
Effects of intermittent hypoxia on cognitive performance and quality of life in elderly adults: a pilot study.
Gerontology. 2013;59(4):316-23. doi: 10.1159/000350927. Epub 2013 May 3.

※7:
Effect of intermittent normobaric hypoxia on aerobic capacity and cognitive function in older people.
J. Sci. Med. Sport. 2016

※8:
Low-load resistance exercise improves cognitive function in older adults.
Rev. Bras. Med. Esporte. 2018;24:125–129.

※9:
Skeletal muscle size and circulating IGF-1 are increased after two weeks of twice daily “KAATSU” resistance training.
Int. J. KAATSU Train. Res. 2005;1:6–12.

※10:
Rapid increase in plasma growth hormone after low-intensity resistance exercise with vascular occlusion.
Eur. J. Appl. Physiol. 2000;88:61–65.

※11:
Circulating hormone and cytokine response to low-load resistance training with blood flow restriction in older men.
Eur. J. Appl. Physiol. 2013;113:713–719.

※12:
Hemodynamic and hormonal responses to a short-term low-intensity resistance exercise with the reduction of muscle blood flow.
Eur. J. Appl. Physiol. 2005;95:65–73.

※13:
Growth hormone responses to acute resistance exercise with vascular restriction in young and old men.
Growth Horm. IGF Res. 2012;22:167–172.

※14:
Positive effect of acute mild exercise on executive function via arousal-related prefrontal activations: An fNIRS study.
NeuroImage. 2014;98:336–345.

※15:
Acute moderate exercise enhances compensatory brain activation in older adults. Neurobiol. Aging. 2012;33:2621–2632.

※16:
Corticomotor Excitability is Increased Following an Acute Bout of Blood Flow Restriction Resistance Exercise.
Front. Hum. Neurosci. 2015;9:652

※17:
Effects of blood flow restriction on cerebral blood flow during a single arm-curl resistance exercise.
Int. J. KAATSU Train. Res. 2010;6:9–12.

※18:
Strengthening the Brain-Is Resistance Training with Blood Flow Restriction an Effective Strategy for Cognitive Improvement?
J Clin Med. 2018 Oct 9;7(10). pii: E337. doi: 10.3390/jcm7100337.

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