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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.5.2017.tde-27102017-100935
Document
Author
Full name
Fabio Henrique de Gobbi Porto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Brucki, Sônia Maria Dozzi (President)
Busatto Filho, Geraldo
Buchpiguel, Carlos Alberto
Deslandes, Andrea Camaz
Galduróz, Ruth Ferreira Santos
Title in Portuguese
Efeitos do treinamento aeróbio na cognição e no metabolismo cerebral em repouso em sujeitos com comprometimento cognitivo leve
Keywords in Portuguese
Comprometimento cognitivo leve
Fluordesoxiglucose F18
Rede de modo padrão
Rede de saliência
Tomografia por emissão de pósitrons
Treinamento aeróbico
Abstract in Portuguese
Introdução: Apesar de ser uma intervenção potencialmente promissora para melhorar a cognição em sujeitos com comprometimento cognitivo leve (CCL), os efeitos do treinamento aeróbio (TA) no metabolismo regional de glicose (MRG) no cérebro ainda são pouco conhecidos. Objetivo: Avaliar os efeitos do TA na cognição e no MRG cerebral em sujeitos com CCL, usando tomografia por emissão de pósitrons com 18F - fluordesoxiglicose (PET-18FDG). Métodos: Sessenta e cinco sujeitos com CCL realizaram um programa de TA de intensidade moderada, duas vezes por semana, durante 24 semanas. Uma avaliação cognitiva com a escala Alzheimer's Disease Assessment Scale - Cognitive Subscale (ADAS-Cog) e outra do metabolismo cerebral em repouso com o PET-18FDG foram realizadas antes e depois da intervenção. A capacidade aeróbia foi comparada utilizando o consumo máximo de oxigênio (VO2 máx.) medido em mL/kg/min. Os dados de PET-18FDG foram analisados voxel por voxel com o programa SPM8 (limiar: p < 0,001 não corrigido, tamanho de agrupamento >= 50 voxels). Uma técnica de modelação de equações estruturais foi usada para criar um modelo para explorar as mudanças no MRG cerebral em repouso depois do programa de TA. Resultados: Comparações com testes t pareados revelaram melhora nos valores da escala ADAS-Cog (diferença média: -2,4 (3,5), p < 0,001) e no VO2 máx. (diferença média: 1,4 (2,3) mL/kg/min, p < 0,001). A análise metabólica do cérebro constatou uma redução bilateral do MRG em ambos os polos temporais anteriores, no giro frontal inferior esquerdo, no giro do cíngulo anterior esquerdo, no hipocampo direito, no giro frontal médio esquerdo e nos núcleos caudados bilaterais. Em contraste, houve um aumento do MRG no precuneus direito e no giro frontal inferior esquerdo. Um modelo de confirmação de fatores foi usado para criar variáveis latentes que refletem a rede de saliência (RS) e a rede de modo padrão (default mode network (DMN)) com base em regiões com mudanças no MRG encontradas depois do TA. Uma análise de caminhos foi utilizada para testar a hipótese de que o TA poderia induzir mudanças (diminuição) do MRG em regiões da RS. Essa redução pode refletir um aumento da eficiência da rede e, consequentemente, um melhor controle sobre outras redes. Em última instância, essa mudança induziria um aumento do MRG no precuneus, um importante nó da DMN. Os valores de adequação do modelo atingiram significância estatística, demonstrando que esse modelo explica a variância dos dados medidos. Conclusão: O TA melhorou a cognição e alterou o MRG em regiões da DMN e da rede de saliência em sujeitos com CCL
Title in English
Effects of aerobic training on cognition and resting-state metabolism in subjects with mild cognitive impairment
Keywords in English
Aerobic training
Default mode network
Fluorodeoxyglucose F18
Mild cognitive impairment
Positron-emission tomography
Salience network
Abstract in English
Background: Despite being a potentially promising intervention to improve cognition in subjects with mild cognitive impairment (MCI), the effects of aerobic training (AT) on regional brain glucose metabolism (rBGM) are not yet entirely understood. Objective: To evaluate the effects of AT on cognition and rBGM in subjects with MCI using 18FDG-PET. Methods: Sixty-five subjects with MCI performed a twice-a-week, moderate intensity, AT program for 24 weeks. Assessment with the ADAS-Cog (Alzheimer's Disease Assessment Scale - Cognitive Subscale) and evaluation of rBGM with 18FDG-PET were performed before and after the intervention. Aerobic capacity was compared using the relative maximal oxygen consumption (VO2 max) measured in mL/Kg/min. 18FDG-PET data were analyzed on a voxel-by-voxel basis with SPM8 (threshold: uncorrected p < 0.001, cluster size >= 50 voxels). Structural equation modeling was used to create a model to explore the changes of resting-state rBGM after the AT program. Results: Comparisons using paired t-tests revealed improvements in the ADAS-Cog (mean difference: -2.4 (3.5), p < 0.001) and VO2 max scores (mean difference: 1.4 (2.3) mL/kg/min, p < 0.001). Brain metabolic analysis revealed a bilateral reduction of rBGM in both anterior temporal poles, left inferior frontal gyrus, left anterior cingulate cortex, right hippocampus, left middle frontal gyrus and bilateral caudate nuclei. In contrast, there was an increase in rBGM in the right precuneus and left inferior frontal gyrus. Confirmatory factor analysis was used to create latent variables reflecting the salience network (SN) and default mode network (DMN) based on regions with rBGM changes found after the AT. A path model analysis was used to test the hypothesis that AT would induce rBGM changes (decrease) in regions of the SN. This decrement may reflect improved efficacy and consequently, better control over other networks. Ultimately, these changes would induce an increment in rBGM in the precuneus, an important node of the DMN. Values of model fit reached statistical significance, demonstrating that this model explain the variance of the measured data. Conclusion: AT improved cognition and changed rBGM measured with 18FDG-PET in nodes od the DMN and SN in subjects with MCI
 
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Publishing Date
2017-10-27
 
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