15日間の断食を注意深く監視すると、体が深刻なエネルギー不足に適応する際に、注意、学習、気分、運動がどのように相互作用するかが明らかになります。

研究: 15日間の絶食と有酸素運動は認知能力と精神状態を損なう。画像クレジット: FeriDhaniHasri/Shutterstock

雑誌に掲載された最近の研究では 科学レポート研究者らは、長期間にわたる完全な絶食と有酸素運動を組み合わせた場合の生理学的、認知的、心理的影響を調査しました。この研究は28日間の臨床試験で構成され、22人の健康な成人を15日間完全絶食プロトコルで追跡し、厳しいエネルギー制限が注意力や抑制制御、内部時間推定、暗黙的学習にどのような影響を与えるかを調べた。

研究結果により、断食は血糖値の低下とケトン体レベルの上昇に反映される急速な代謝変化を引き起こす一方で、その認知効果は均一ではなく選択的であることが明らかになった。 Go/No-go課題のパフォーマンスは、非線形の「二重こぶ」軌道を描き、4日目には反応が低下し、10日目に部分的に回復し、14日目まで再び低下した。著者らは、ケトーシスによる代謝適応が一時的に認知能力をサポートしている可能性があると提案したが、この研究では脳燃料の使用を直接測定したわけではない。

この研究では、中程度の強度の運動を行ったグループでは、一部の測定項目で暗黙的な学習が不十分で、座りっぱなしの対照よりもエラーが多く、テストを繰り返しても反応時間の改善がそれほど顕著ではないことがわかりました。彼らは、絶食中の限られたエネルギーをめぐる競争がこのパターンの説明に役立つ可能性があると示唆したが、脳のエネルギー配分は測定されていなかった。これらの発見は、重度の絶食中の身体活動は、生存条件や長期にわたる絶食プロトコルとの潜在的な関連性により、運動に通常関連する認知的利点の一部を相殺する可能性があることを示しています。

背景

断食は社会や研究の関心を集めていますが、制御された絶食は決して現代的な概念ではありません。歴史的記録によると、断食は宗教的および文化的理由から何千年もの間、あらゆる文化で実践されてきました。

研究では、断食へのいくつかのアプローチが潜在的な代謝および神経学的利点と関連付けられていますが、その効果はプロトコルや集団によって異なります。長期の完全な絶食（4 日以上続く完全な絶食）では、グルコースの使用からケトンの使用への代謝の大幅な変化が生じ、気分や認知に影響を与える可能性があります。

定期的な身体活動は脳の健康と認知機能をサポートしますが、重度の絶食時の運動についてはほとんど知られていません。これまでの研究では、短期間のカロリー遮断と運動を組み合わせた実験が行われており、長期間にわたる完全な絶食と有酸素運動の組み合わせについてはほとんど検証されていない。

研究について

本研究では、22 人の健康な参加者 (女性 7 名、男性 15 名、平均年齢 = 41 歳、平均 BMI) を対象に、完全な絶食と日常的な身体活動の影響を体系的に追跡することにより、このギャップを調査しました。 [BMI] = 24.84 kg/m2)、中国の深セン宇宙科学技術研究所での 28 日間の教師付き実験プロトコルを使用。

研究参加者は、次の 3 つのコホートのうちの 1 つにランダムに割り当てられました。 1. 中強度のランニング (グループ) EM;時速5キロで走るトレッドミル [km/h] 断食1日目、3日目、5日目。 n = 7)、2. 光強度の運動 (グループ) 彼;絶食2日目、4日目、6日目、8日目、10日目、12日目は時速3km。 n = 8)、および 3. 座りがちなコントロール (グループ CN;走らずに。 n = 7)。

研究の実験プロトコルは 4 つの異なるフェーズで構成されていました。 1. 3 日間のベースライン (BL) 参加者の生理学的、認知的、心理的測定の評価、2. 完全な 15 日間の断食 (CF) 参加者が自由に水を飲むことができ、集中的な医学的監督を受ける期間。 心電図 有酸素運動中に使用されるグルコースの継続的なモニタリング、 3. 5 日間の段階的なカロリー制限 (CR) 再摂取段階、および 4. 合計 5 日間の回復 (フランス） 段階。

研究者らは、3 つの主要な行動タスクを使用して参加者の認知パフォーマンスを評価しました。1. ゴー/ノーゴー タスク、2. 時間認識タスク、3. 聴覚の連続反応時間 (ASRT） タスク。

研究結果

生理学的検査により、絶食により参加者の血糖濃度が 1 リットルあたり約 3.2 ミリモルまで低下したことが明らかになりました。ミリモル/L）絶食期の初期に血中ケトン濃度がベースラインの約 0.1 mmol/L から絶食後期には 5 mmol/L 以上に大幅に増加します。どちらの測定値も、食物を再導入するとすぐにベースラインに戻りました。

飢餓による代謝変化は、Go 試験における反応の遅さと関連していた。平均反応時間 (RT) はベースラインの約 0.415 秒から 4 日目には 0.445 秒に増加し、10 日目には 0.422 秒まで部分的に回復し、14 日目には再び約 0.445 秒に増加しました。著者らは、このパターンを絶食中の注意力の維持の低下と解釈しました。時間知覚のパフォーマンスは時間の全体的な影響を示しましたが、個々の研究段階間の比較は有意ではなく、著者らは時間処理が安定していると述べています。参加者は、断食中に眠気が増加し、時折冷静さが低下したと報告しましたが、心理学的評価は概して安定していました。運動グループでは精神状態に大きな違いは見られなかった。

最終的な ASRT 分析に含まれた 17 人の参加者のうち、2 人は追跡評価を完了しておらず、3 人はエラー率が高いために除外された後、身体活動の評価により、ランニングと絶食の組み合わせは、中程度の運動グループにおけるシーケンス学習のいくつかの暗黙的な測定において、あまり好ましくないパフォーマンスと関連していることが明らかになりました。中等度の運動を行ったコホート（EM グループ）は、座りっぱなしのコントロールよりも有意に多くのエラーを犯しました。実験の参加者は依然として全体的な学習とシーケンス固有の学習を示しましたが、中等度の運動を行ったグループの改善はテストではそれほど顕著ではありませんでした。このパターンは、絶食5日目に時速5kmでのランニングセッションが終了した後も持続しており、これは代謝適応中の初期の身体的ストレスの持続的な影響を示している可能性があると著者らは述べている。

結論

この研究は、制御された条件下での運動と組み合わせた長期の完全な絶食を調査した最初の研究の1つです。この結果は、断食が注意力と学習に選択的に影響を与える一方で、時間の知覚は比較的安定しており、適度な身体運動は一部の学習指標の成績低下と関連していることを示唆している。

著者らは、高次の認知と運動、感覚、自律神経の要求の間で限られたエネルギーをめぐる競争を含む、前頭葉低刺激のエネルギー保存モデルと網様体活性化モデルを考えられる説明として提案している。この研究では局所的な脳代謝は測定されていないため、この提案されたメカニズムは直接テストされませんでした。

これらの発見は、極度の食糧不足の環境における将来の生存プロトコル、特に長期の絶食中の運動のタイミングと強度を知らせるのに役立つ可能性がある。著者らは、適切な運動パターンを特定するには大規模な研究が必要であると述べています。また、サンプルサイズが小さいこと、男女の分布が不均等であること、水分補給と睡眠に関する客観的な尺度が欠如していること、潜在的な動機付け効果、有酸素運動のみに焦点が当てられていることなどによって、解釈が制限されることもあります。