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MEMO_MOVE: Effect of combined exercise and cognitive stimulation on fitness and cognitive function of individuals with mild cognitive impairment

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Abstract(s)

After the sixth decade of life, the incidence and prevalence of dementia diseases doubles every five years. Portugal is an aging nation, therefore presents a high prevalence of Dementia or mild cognitive impairment (MCI). Dementia is a condition in which there is progressive deterioration in cognition that affects day to day function and englobes numerous neuropathological conditions, such as Alzheimer disease, vascular dementia, multi-infarct dementia, Lewy body dementia or Parkinson's disease dementia. Physiologically, dementia is related with aberrant accumulation of damaged macromolecule caused by age-related oxidative stress increase, that can result in silent chronic inflammatory processes, reducing neurotrophines action and impairing the maintenance of cognitive performance. In this scenario, physical activity seems to help the reduction of chronic inflammation in the central nervous system, increasing neuroplasticity and promoting remodulation of neuronal circuits by increasing cerebral blood flow. MCI is a syndrome defined as cognitive decline greater than expected for an individual's age and education level but that does not interfere notably with activities of daily life and often is a precursor of Dementia. Regular exercise has emerged as one of the most crucial lifestyle factors for improving both physical and cognitive performance among the elderly. However, although there are some indications of the benefits of aerobic exercise in reducing oxidative stress, little is known about (1) the evidence of the benefits of exercise on dementia; (2) the most adequate exercise plan to promote benefits on physical and cognitive function and (3) the benefits of multicomponent exercise (combination of exercise and cognitive stimulation) on physical fitness and cognitive function among people with Dementia or MCI. To address these questions several works were carried out: (1) a critical review based on revision articles concerned the evidenced effects of physical exercise in people with MCI were made. Main conclusions enhance the benefits that patients with dementia have from various exercise programs to improve global cognition, especially in the early to moderate stage of the disease. (2) In order to be more successful in the intervention, it was important to find out among the professionals working with these subjects which aspects they consider most relevant in the planning, and which are the main constraints. The main aspects mentioned were related with recommendations, such as the importance of including families and caregivers; the need to educate families and caregivers about the importance of physical exercise in dementia; respect the patient's will to participate; promote the collaboration and involvement of the senior residence staff; ensure attentive, respectful, and friendly treatment; create a relationship of trust with the exercise professional; the appropriate design of physical exercise and cognitive stimulation; an appropriate schedule; and a safe environment. Additionally, the main concerns were related to dementia patients' resistance to participate in exercise programs, inappropriate activities or exercises; the risk of falls; the lack of exercises’ adaptation; the difficulty in understanding instructions; the physical space for the implementation of programs not always being the most adequate; the lack of family support; the inadequate diagnosis of dementia; the danger of disorientation; episodes of violence; the willingness of people involved in the care of demented patients to collaborate; the lack of sensitivity in the treatment of people with MCI/Dementia; and the lack of adequate exercise equipment in nursing homes. (3) The physical fitness level in older persons with mild cognitive impairment was assessed, evidencing that is very poor among this population, with severe consequences on their functional independence. Therefore, promoting an active lifestyle among this population should be a crucial concern, to maintain motor abilities to perform daily tasks. (4) In order to establish the intervention characteristics, a literature review was conducted to collte and analyze previous work, which provided a summary the type of exercise that should be implemented among this population. The MEMO_MOVE program was structured and described, regarding (i) inclusion of a cognitive stimulation component; (ii) the kind of cognitive stimulation; and (iii) the type of exercise, duration, frequency, intensity, and program length. (5) After the identification of the key aspects to include in the exercise program for subjects with MCI, and paying attention to the main recommendations and constrains identified by the professionals that take care of these people, a study to evaluate the effects of a multicomponent exercise program on cognitive function and physical fitness in elderly people with mild cognitive impairment and to identify the role of oxidative stress and brain derived neurotrophic factor (BDNF), had been carried out. At baseline, 37 elderly nursing home residents with mild cognitive impairment were divided into two groups: the control group (CG, n = 12, 81.8 years) and the experimental group (EG, n = 25, 83.2 years). These elderlies followed multicomponent exercise training with dual task for 24 weeks, with two sessions per week and 45–50 min per session. Exercises included strength training and aerobic exercises, taking into consideration functional movement and light to moderate intensity. Cognitive stimulation included computer exercises, balanced platform games, word games, puzzles, math calculations, progressive and regressive counting, and word games. Physical assessments (weight, height, and body mass index), health and functional parameters (fitness tests: chair stand, arm curls, chair sit-and-reach, eight feet up-and-go, back scratch, 6-min walking, feet together, semi-tandem, and full tandem), lipid profile (total cholesterol, high-density lipoprotein (HDL), low-density lipoprotein (LDL), and triglycerides), measures of lipid peroxidation damage, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), total antioxidant capacity (TAC), and BDNF were measured in plasma, based on which analyses were performed before and after the 24 weeks of the multicomponent exercise intervention. The main results showed an overall improvement in physical and functional performance. Regarding cognitive function, there were significant improvements in the cognitive performance, particularly in retention and recall capacity. Significant different variations between groups in Total Cholesterol between baseline and post intervention period, occurred. The plasma biochemical parameters of BDNF, decrease in both groups between baseline and post intervention. Total antioxidant capacity increased in both groups, however while CG increased lipid peroxidation, EG decreased it. The results suggest that a multicomponent exercise training program (aerobic and strength exercises combined with cognitive stimulation) in institutionalized elderly with MCI is effective in improving physical fitness, memory and reducing oxidative stress-induced damage.
Após a sexta década de vida, a incidência e prevalência de doenças demenciais duplica a cada cinco anos. Portugal é uma nação envelhecida, pelo que apresenta uma elevada prevalência de Demência ou de deficit cognitivo ligeiro (MCI). A demência é uma condição em que há uma deterioração progressiva da cognição que afecta o funcionamento diário e engloba numerosas condições neuropatológicas, tais como a doença de Alzheimer, demência vascular, demência multi-infarto, demência do corpo de Lewy ou demência da doença de Parkinson. Fisiologicamente, a demência está relacionada com uma acumulação aberrante de macromoléculas danificadas causada pelo aumento do stress oxidativo relacionado com a idade, que pode resultar em processos inflamatórios crónicos silenciosos, reduzindo a acção das neurotrofinas e prejudicando a manutenção do desempenho cognitivo. Neste cenário, a actividade física parece ajudar a reduzir a inflamação crónica no sistema nervoso central, aumentando a neuroplasticidade e promovendo a remodelação dos circuitos neuronais através do aumento do fluxo sanguíneo cerebral. O MCI é uma síndrome definida como um declínio cognitivo maior do que o esperado para a idade e nível de educação de um indivíduo, mas que não interfere notavelmente com as actividades da vida diária e é frequentemente um factor precursor da Demência. O exercício regular é considerado um dos factores cruciais do estilo de vida para melhorar o desempenho físico e cognitivo dos idosos. No entanto, embora existam algumas indicações dos benefícios do exercício aeróbico na redução do stress oxidativo, pouco se sabe sobre (1) a evidência dos benefícios do exercício na demência; (2) as características do exercício mais adequadas para promover melhorias na aptidão física e desempenho cognitivo e (3) os benefícios do exercício de dupla tarefa (combinação de exercício e estimulação cognitiva) sobre a aptidão física e a função cognitiva entre as pessoas com demência ou MCI. Para responder a estas questões, foram realizados vários estudos: (1) Foi feita uma revisão crítica considerando apenas artigos de revisão sobre os efeitos evidenciados do exercício físico nas pessoas com Demência/MCI. As principais conclusões são que há evidências de que o exercício pode potenciar a melhoria da condiçõa física e da cognição global, especialmente na fase inicial a moderada da doença. (2) Para ter mais sucesso na intervenção, foi importante recolher informações dos profissionais que trabalham com esta patologia, sobre quais os aspectos que consideram mais relevantes no planeamento de um programa de exercícios, e quais são os principais constrangimentos na participação no programa. As principais recomendações recolhidas foram a importância de incluir famílias e cuidadores; a necessidade de educar as famílias e cuidadores sobre a importância do exercício físico na demência; o respeito pela vontade de participação do paciente; a promoção da colaboração e envolvimento do pessoal da residência sénior; assegurar um tratamento atento, respeitoso e amigável; criar uma relação de confiança com o profissional de exercício; a concepção adequada do exercício físico e da estimulação cognitiva; um horário apropriado; e um ambiente seguro. Além disso, as principais preocupações estavam relacionadas com a resistência dos pacientes com demência em participar em programas de exercício, actividades ou exercícios inadequados; o risco de quedas; a falta de adaptação dos exercícios; a dificuldade em compreender as instruções; o espaço físico para a implementação de programas nem sempre sendo o mais adequado; a falta de apoio familiar; o diagnóstico inadequado da demência; o perigo de desorientação; episódios de violência; a vontade de colaboração das pessoas envolvidas no cuidado de pacientes dementes; a falta de sensibilidade no tratamento de pessoas com MCI/Demência; e a falta de equipamento de exercício adequado nos lares de idosos. (3) Foi avaliado o nível de aptidão física em idosos com MCI/Demência, evidenciando que é muito baixo, com graves consequências na independência funcional. Portanto, promover um estilo de vida ativo nesta população deve ser uma preocupação crucial, para manter as habilidades motoras para realizar tarefas diárias. (4) A fim de estabelecer as características da intervenção, foi realizada uma revisão bibliográfica para coligir e analisar trabalhos anteriores, que forneceu um resumo do tipo de exercício que deve ser implementado entre esta população. O programa MEMO_MOVE foi estruturado e descrito, relativamente a (i) inclusão de uma componente de estimulação cognitiva; (ii) o tipo de estimulação cognitiva; e (iii) o tipo de exercício, duração, frequência, intensidade, e duração do programa. (5) Após a identificação dos aspectos chave a incluir no programa de exercícios para os indivíduos com ICM, e prestando atenção às principais recomendações e constrangimentos identificados pelos profissionais que cuidam destas pessoas, foi realizado um estudo para avaliar os efeitos de um programa de exercícios multicomponentes sobre a função cognitiva e a aptidão física em pessoas idosas com ligeira deficiência cognitiva e para identificar o papel do stress oxidativo e do factor neurotrófico derivado do cérebro (BDNF). Na linha de base, 37 idosos residentes em lares com ligeira deficiência cognitiva foram divididos em dois grupos: o grupo de controlo (GC, n = 12, 81,8 anos) e o grupo experimental (GE, n = 25, 83,2 anos). Estes idosos seguiram um treino de exercício multicomponente com dupla tarefa durante 24 semanas, com duas sessões por semana e 45-50 min por sessão. Os exercícios incluíram treino de força e exercícios aeróbicos, tendo em consideração o movimento funcional e a intensidade leve a moderada. A estimulação cognitiva incluiu exercícios de computador, jogos de plataforma equilibrados, jogos de palavras, puzzles, cálculos matemáticos, contagem progressiva e regressiva e jogos de palavras. Avaliações físicas (peso, altura e índice de massa corporal), parâmetros de saúde e funcionais (testes de aptidão física: suporte de cadeira, caracóis de braços, sit-and-reach, oito pés para cima e para baixo, arranhão nas costas, caminhada de 6 minutos, pés juntos, semi-tandem, e tandem total), perfil lipídico (colesterol total, lipoproteína de alta densidade (HDL), lipoproteína de baixa densidade (LDL), e triglicéridos), medidas de danos de peroxidação lipídica, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), capacidade antioxidante total (TAC), e BDNF foram medidas no plasma, com base nas quais foram realizadas análises antes e depois das 24 semanas da intervenção do exercício multicomponente. Os principais resultados mostraram uma melhoria global no desempenho físico e funcional. No que respeita à função cognitiva, houve melhorias significativas na retenção e recordação, e no que respeita ao perfil lipídico, houve uma melhoria significativa no desempenho cognitivo. Houve variações significativamente diferentes entre grupos no Colesterol Total entre o período de base e o período pós intervenção. Os parâmetros bioquímicos plasmáticos de BDNF, houve uma diminuição significativa em ambos os grupos entre a linha de base e o período pós-intervenção. A capacidade antioxidante total aumentou em ambos os grupos. Em relação ao TBARS, pode notar-se que enquanto o CG aumentou a peroxidação lipídica, o EG diminuiu-a. Os resultados sugerem que um programa de treino de exercício multicomponente (exercícios aeróbicos e de força combinados com estimulação cognitiva) em idosos institucionalizados com MCI é eficaz para melhorar a aptidão física, a memória e reduzir os danos induzidos pelo stress oxidativo.

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Demência Déficit Cognitivo Ligeiro Exercício Multicomponente Estimulação Cognitiva Dupla Tarefa Dementia Mild Cognitive Impairment Cognitive Stimulation

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