Les personnes physiquement actives pendant l’enfance pourraient maintenir et promouvoir la fonction cognitive plus tard dans la vie

Un groupe de recherche comprenant le professeur MATSUDA Tetsuya du Brain Science Institute de l’Université de Tamagawa (Machida City, Tokyo ; directeur : SAKAGAMI Masamichi) et le professeur adjoint ISHIHARA Toru de la Graduate School of Human Development and Environment de l’Université de Kobe a mis en lumière les changements dans le réseau neuronal et le cortex du cerveau. structure qui sous-tend l’association positive entre l’exercice pendant l’enfance et le maintien et la promotion de la fonction cognitive plus tard dans la vie.

Ces résultats ont été publiés dans la revue académique NeuroImage le 23 mai 2021.

Points principaux

• Les chercheurs ont montré que les personnes physiquement actives pendant l’enfance (jusqu’à 12 ans) ont des fonctions cognitives plus élevées plus tard dans la vie.
• Cependant, ils n’ont pas pu trouver de corrélation entre la fonction cognitive et l’activité physique post-enfance.
• L’association positive entre l’exercice pendant l’enfance et la fonction cognitive était évidente dans la ségrégation modulaire (*1) des réseaux cérébraux, la connectivité inter-hémisphérique renforcée, une plus grande épaisseur corticale, des niveaux inférieurs d’arborisation dendritique et une diminution de la densité.
• Pendant l’enfance, la formation du réseau cérébral est sensible à des facteurs environnementaux et liés à l’expérience. On pense que l’exercice pendant cette période optimise le développement du réseau cérébral et est lié au maintien et à la promotion de la fonction cognitive plus tard dans la vie.

Fond de recherche

La recherche au cours de la décennie précédente a montré que l’exercice pendant l’enfance affecte le développement des fonctions cognitives. Des découvertes récentes ont indiqué que ces avantages de l’exercice pendant l’enfance s’étendent au maintien et à la promotion des fonctions cognitives à l’âge mûr et plus tard dans la vie. Cependant, les changements dans la fonctionnalité et la structure du cerveau liés à cette association positive n’ont pas encore été mis en lumière. Cette étude de recherche a examiné la relation entre l’activité physique pendant l’enfance et la fonction cognitive plus tard dans la vie, en utilisant l’IRM (imagerie par résonance magnétique) pour éclairer les changements structurels et fonctionnels dans le cerveau qui sont à l’origine de cette relation.

Méthode d’expérimentation

Le groupe de recherche a mené une étude sur 214 participants âgés de 26 à 69 ans afin d’étudier la relation entre l’exercice pendant l’enfance et la fonction cognitive, ainsi que les réseaux neuronaux fonctionnels et structurels sous-jacents et la structure corticale. L’exercice de l’enfance a été évalué via un questionnaire. Un aspect de la fonction cognitive, l’inhibition de la réponse (la capacité de supprimer les comportements inappropriés), a été mesuré à l’aide d’une tâche Go/No-go. Les données d’image de l’IRM ont été analysées et les éléments suivants ont été calculés : connectivité structurelle et fonctionnelle (*2), épaisseur corticale, myélinisation, degré de dispersion de l’orientation des neurites et indice de densité. Le cerveau a été divisé en 360 zones conformément au projet Human Connectome (*3), et des paramètres fonctionnels et structurels ont été obtenus pour chaque zone. Dans l’analyse statistique, les informations obtenues par le biais du questionnaire ont été utilisées comme facteurs de confusion. Cela comprenait le niveau d’instruction de chaque participant, le niveau d’instruction des parents, le nombre de frères et sœurs et l’exercice à l’âge adulte.

Résultats de l’expérience

Tout d’abord, les chercheurs ont analysé la relation entre le fait que les participants aient fait de l’exercice pendant leur enfance et la performance des tâches Go/No-go (taux de fausses alarmes). Ils ont découvert que les participants qui faisaient de l’exercice pendant leur enfance (jusqu’à l’âge de 12 ans) avaient un taux de fausses alarmes inférieur à ceux qui n’en faisaient pas. De plus, cette corrélation a été trouvée quel que soit l’âge du participant. Cependant, aucune relation de ce type n’a été trouvée entre l’exécution des tâches et l’exercice post-enfance.

Ensuite, le groupe de recherche a étudié la connectivité structurelle et fonctionnelle dans le cerveau liée à la performance des tâches Go/No-go chez les participants qui ont fait de l’exercice pendant leur enfance. A partir de ces résultats, ils ont confirmé qu’en termes de connectivité structurelle dans le cerveau, il y avait des associations positives et négatives  entre l’exercice pendant l’enfance et le taux de fausses alarmes. dans la tâche Go/No-go. Une connectivité réseau à grande échelle a été trouvée dans plus de la moitié (73 %) des zones structurellement connectées qui étaient positivement associées au taux de fausses alarmes de la tâche Go/No-go. D’autre part, une connectivité inter-hémisphérique a été trouvée dans la majorité (88 %) des zones structurellement connectées qui étaient associées négativement au taux de fausses alarmes de la tâche. En termes de connexions entre les domaines fonctionnels, des connexions montrant des associations positives avec le taux de fausses alarmes de la tâche Go/No-go ont été identifiées chez les participants qui ont fait de l’exercice pendant l’enfance, mais aucune connexion associée négativement n’a été trouvée. De plus, une connectivité réseau à grande échelle a été trouvée dans la majorité (91 %) des zones connectées qui étaient positivement associées au taux de fausses alarmes de la tâche.

Chez les participants qui n’ont pas fait d’exercice pendant l’enfance, aucune connectivité structurelle ou fonctionnelle n’a été identifiée par rapport au taux de fausses alarmes dans la tâche Go/No-go. Enfin, les chercheurs ont étudié les paramètres de la structure corticale en relation avec le taux de fausses alarmes Go/No-go pour les participants qui ont fait de l’exercice quand ils étaient enfants. Ils ont constaté que la performance des tâches était négativement associée à la densité corticale et positivement associée au degré de dispersion et de densité de l’orientation des neurites.

Les résultats ci-dessus démontrent que la ségrégation modulaire et les connexions inter-hémisphériques renforcées dans les réseaux cérébraux des personnes qui ont fait de l’exercice pendant l’enfance ont réduit le nombre d’erreurs qu’elles ont commises dans la tâche Go/No-go.

Glossaire

1. Module : Une seule unité qui se combine avec d’autres pour former la structure entière d’un système. Le cerveau humain a une structure modulaire claire : il est divisé en un certain nombre de réseaux à grande échelle composés de plusieurs zones.

2. Connectivité structurelle et fonctionnelle : Cela fait référence aux relations structurelles et fonctionnelles entre les différentes zones du cerveau. Les connexions structurelles entre les zones du cerveau peuvent être identifiées par des connexions anatomiques de fibres nerveuses, et les connexions fonctionnelles sont indiquées par des similitudes dans les schémas d’activité neuronale.

3. Projet Connectome Humain : Ce projet de recherche à grande échelle a débuté en Amérique du Nord en 2012 et vise à approfondir la compréhension de la connectivité cérébrale.