7. Lee et al.,(2006) Kim et
al.,(2007)兩項研究結果
• 運泳游 或練訓步跑 行 進鼠老孕 懷:示 顯果結究研
、活存 的胞細生新 內 迴馬海部 腦鼠小 進促會,動
BDNF mRNA
。 力能憶記期 短 及以、現 表的
• 一下進 促會,練訓 動 運的間期 孕懷: 實證究研本
。 能功部腦代
37 38
Uda et al. (2006)的研究 實驗方法與步驟
• 鼠 成 對 , 動 運步 跑 間 時 長 討 探 : 的 目 究 研 • 分 , 後 練 訓 步跑 之 機 步 跑 悉 熟 鼠 老 : 組 分
胞 細 狀 星 的 中殖 增 迴 狀 齒 之 內 迴 馬 海 部 腦 。隻 各組制控與組步跑為 5
(proliferating astrocytes, PCNA+/GFAP+ • 天每, 為度速步跑鼠老組步跑 22 m/min 30
cells) 胞細 母 經 神 中 的 殖 增 、(proliferating 。天 練訓動運續連,鐘分 7
neuroblasts, PCNA+/DCX+ cells)
絲有剛與 • , 鐘 分 天 每上 機 步 跑 於 置 則 鼠 老 組 制 控 30
(newly generated
胞細經神生新之後裂分 7 。天 續連
postmitotic neurons, DCX+/NeuN+ cells)
之
。響影
39 40
原 抗核胞 細之中殖增
)ANCP( negitnA raelcuN lleC gnitarefilorP
組制控
組動運
Fig. 1 – Photomicrographs showing proliferating cell nuclear antigen (PCNA)–labeled nuclei in the subgranular
zone of dentate gyrus in non-runners (A–C) and runners (D–F). Immunofluorescence staining was performed using Fig. 3 – Effects of chronic treadmill running on proliferating cell nuclear antigen (PCNA)-
anti-PCNA antibody (A, D) and 4’, 6-diamidino-2-phenylidole (DAPI) (B, E) and these two images were merged labeled nuclei in the subgranular zone of the dentate gyrus. PCNA-labeled nuclei detected by
(C, F). Arrows indicate cluster-forming PCNA-labeled nuclei. Scale bar = 100 m.
μ 41 immunostaining were counted and indicated as the mean SD per mm3. **P < 0.01.
± 42
8. (PCNA+/GFAP+ DCX+cells),
Fig. 4 – Effects of chronic treadmill running on proliferating astrocytes and proliferating neuroblasts in the subgranular zone of the
Fig. 2 – Photomicrographs showing proliferating astrocytes and proliferating neuroblasts in the subgranular zone of the dentate gyrus in runners. Triple fluorescence staining was dentate gyrus. Proliferating astrocytes labeled with both proliferating cell nuclear antigen (PCNA) and glial fibrillary acidic protein (GFAP)
performed to show the localization of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) (A), 4’, 6-diamidino-2-phenylidole (DAPI) (B) and glial fibrillary acidic protein (GFAP) (C) and these (PCNA+/GFAP+) and proliferating neuroblasts labeled with both PCNA and doublecortin (DCX) (PCNA+/DCX+) were detected by
three images were merged (D). Triple fluorescence staining was performed to show the localization of PCNA (E), DAPI (F) and doublecortin (DCX) (G) and these three images were immunostaining. The numbers of PCNA+/GFAP+ cells and PCNA+/DCX+ cells were counted and indicated as the mean SD per mm3. ±
merged (H). The arrow in panels A–D indicates a PCNA-labeled nucleus expressing GFAP. Arrows in panels E–H indicate PCNA-labeled nuclei expressing DCX. Scale bar = 10 m. μ 43 **P < 0.01. 44
DCX+/NeuN+ cells
DCX-Non-runners (A) DCX-Runners (B)
Fig. 6 – Effects of chronic treadmill running on doublecortin (DCX)-expressing neurons. Triple fluorescence staining was performed using anti-DCX antibody,
Fig. 5 – Photomicrographs showing doublecortin (DCX)-expressing neurons in non-runners (A) and runners (B) and newly generated anti-neuronal nuclei (NeuN) antibody and 4’, 6-diamidino-2-phenylidole (DAPI), and all DCX-expressing neurons (All DCX), DCX-expressing neurons that
postmitotic neurons labeled with both DCX and neuronal nuclei (NeuN) (C–F) in the dentate gyrus in non-runners. Immunofluorescence were not labeled with NeuN (DCX+/NeuN−) and newly generated postmitotic neurons labeled with both DCX and NeuN (DCX+/NeuN+) were counted in the
staining was performed with anti-DCX antibody (A, B). Triple fluorescence staining was performed using anti-NeuN antibody (C), 4’, 6- dentate gyrus. Numbers of All DCX+ cells, DCX+/NeuN− cells and DCX+/NeuN+ cells were indicated as the mean SD per mm3. **P < 0.01, *P < 0.05.
±
diamidino-2-phenylidole (DAPI) (D) and anti-DCX antibody (E) and these three images were merged (F). Arrows in panels C–F indicate 45 46
NeuN-labeled nuclei expressing DCX. Scale bar in panels A, B = 100 m. Scale bar in panels C–F = 10 m.
μ μ
Kim et al. (2004)的研究 研究方法與步驟
• , 鐘 分 步 跑 上機 步 跑 在 天 每 , 鼠 老 組 步 跑 30
• 對 , 練 訓 動 運步 跑 與 齡 年 討 探 : 的 目 究 研 。天 練訓動運步跑續連 5
影 之 殖 增 胞細 迴 狀 齒 內 迴 馬 海 部 腦 鼠 老 • 沒 , 上 機 步 跑 於置 則 鼠 老 組 制 控 , 間 時 一 同
。響 。天 續連,鐘分 天每,步跑有 30 5
• :隻 組每、組 為分鼠老 6 5
• 鐘分 個二第, 為鐘分 前度速步跑 5 3 m/min 5
。組三大週 、大週 、大週 :組制控 4 8 62
5 m/min
。 為鐘分 餘其, 為 20 8 m/min
。組三大週 、大週 、大週 :組動運 4 8 62
Kim, Y. P., Kim, H, Shin, M. S., Chang, H. K., Jang, M. H., Shin, M. C., Lee, S. J., Lee, H.
H., Yoon, J. H., & Kim, C. J., (2004). Age-dependent of the effect of treadmill exercise on
cell proliferation in the dentate gyrus of rats. Neuroscience Letters, 355, 152-154.
47 48
9. Fig. 1. Photomicrographs of BrdU-positive cells in the dentate gyrus. (A) Eight-week-old
Fig. 2. Age-dependence of the effect of treadmill exercise on cell proliferation in the dentate
control group; (B) 8-week-old exercise group. The scale bar represents 100 mm in (A,B).
gyrus. *P , 0:05 between the control groups and the exercise groups. aP , 0:05 compared to
The scale bar represents 25 mm in (a,b). Arrows indicate the location of BrdU-positive cells
49 the 62-week-old groups. bP , 0:05 compared to the 8-week-old groups. 50
in the subgranular layer. Gcl, granule cell layer; Hil, hilus.
Kronenberg et al.(2006)的研究 實驗方法與步驟
• 迴 狀 齒 內 迴 馬海 對 齡 年 與 動 運 : 的 目 究 研 :組分驗實
。 響 影 之 力 能展 發 與 殖 增 之 胞 細 幹 經 神 內 • Ex 1
。天 、天 、天 跑鼠老大天 :74 3 10 12
• 週 、大天 鼠老 性雄 :象對究研 C57B/6 74 6 • Ex 2
大月 、大月 、大月 、大週 :6 9 12 24
3
。大月 、大月 、大月 、大月 、大 9 12 24 。 響 影 之 力 能殖 增 胞 細 對 齡 年 析 分 鼠 老
• 步 跑主 自 上 輪 轉 : 式 方 動 運 步 跑 • Ex 3
。天 跑鼠老大月 、大月 :12 24 10
• Ex 4 3
。月個 跑鼠老大月 : 6
Kronenberg, G., Bick-Sander, A., Bunk, E, Wolf, C., Ehninger, D., & Kempermann, G. (2006).
Physical exercise prevents age-related decline in precursor cell activity in the mouse dentate gyrus.
Neurobiology of Aging, 27, 1505-1513.
51 52
control exercise
段 階三 展發 胞細 經 神
Type 1 cells
BrdU
BrdU, ki67
Ki67 antibody
Light microscopic measures associated with adult hippocampal neurogenesis, a simplified
scheme depicting the three key stages of neuronal development that involve proliferating cells
53 54
(type-1, -2, and -3), characterized by the expression of nestin-GFP and or DCX.
10. control exercise
DCX
Type 2/3 cells
Calretinin,
Post-mitotic
immature neuron
Kronenberg, G., Bick-Sander, A., Bunk, E, Wolf, C., Ehninger, D., & Kempermann, G.
(2006). Physical exercise prevents age-related decline in precursor cell activity in the
mouse dentate gyrus. Neurobiology of Aging, 27, 1505-1513.
55 56
74 days old 74 days old
57 58
74 days old 74 days old
59 60
11. 10 days running
3 months old
61 62
的研究
Wu et al., (2008)的研究
• 腦內回 狀齒內迴馬 海對動 運步跑討 探 :的目究研
胞細經 神與長成胞 細 幹細神、 殖增之 胞細幹經神
。活存之
Chih-Wei Wu, Ya-Ting Chang, Lung Yu, Hsiun-ing Chen, Chauying J. Jen, Shih-Ying Wu, Chen-Peng Lo, and Yu-Min
Kuo. (2008) Exercise enhances the proliferation of neural stem cells and neurite growth and survival of neuronal progenitor cells
in dentate gyrus of middle-aged mice. J Appl Physiol 105: 1585–1594.
63 64
新
生
腦 未
成
神
經 熟
幹 神
經
細
胞 細
胞
齡年鼠老 65 66
15. Running Wheel 研究方法與步驟
:象對究研
)ega fo shtnom 3(鼠老輕年隻51 •
)ega fo shtnom 91(鼠老長年隻81 •
:組分究研
。內籠養飼輪轉步跑有沒於於置,)Y(隻8組制控輕年 •
。內籠養飼輪轉步跑有沒於於置, )O(隻8組制控長年 •
。內籠養飼之輪轉步跑有附於置, )RY(隻7組步跑輕年 •
。內籠養飼之輪轉步跑有附於置, )RO(隻01組步跑長年 •
。天54續連,步跑由自上輪轉在的制限有沒天每組步跑
能憶記與習學量測ezaM retaW sirroM以時天93與天53
85
。力 86
Morris Water Maze-1 Morris Water Maze-2
87 88
Morris Water Maze-3 Water maze learning in
young and aged mice
housed with or without
running wheel access.
Aged controls (O) had
significantly longer
latency (a) and swim
path (b) to the platform
than all other groups ( p
< 0.01). Swim speed (c)
was slower in old
controls than in all other
groups on day 5 of
training ( p 0.03).
<
89 90
16. The probe test 4 h after the last trial on day 5 showed that YR mice (d, f ) and OR mice (h) had a significant preference for the
platform quadrant but not the Y mice (e) and O mice (g). Asterisks indicate a significant difference from YR and OR mice (*) and91a 92
significant difference from all other groups/quadrants (**);
Berchtold et al. (2010) Berchtold et al. (2010)
Radial arm water maze 實驗結果-找到平台時間
實驗結果 找到平台時間
放射狀手臂水中迷宮
N. C. BERCHTOLD N. CASTELLO AND C. W. COTMAN (2010). EXERCISE AND TIME-
DEPENDENT BENEFITS TO LEARNING AND MEMORY. Neuroscience, 167, 588–597.
Berchtold et al. (2010)
Berchtold et al. (2010) 實驗結果-失敗情形
實驗結果 失敗情形
實驗結果-錯誤次數
實驗結果 錯誤次數
17. Berchtold et al. (2010) Berchtold et al. (2010)
實驗結果-停留在各放射手臂時間
實驗結果 停留在各放射手臂時間 實驗結果-BDNF運動後增加情形
實驗結果 運動後增加情形
州 加 國 美4 00 2
Berchtold et al. (2010) 度程能體與績成學數生學
Grade 5 – 371,198 Students
實驗結果-BDNF與學習、記憶關係
實驗結果 與學習、記憶關係 Grade 7 – 366,278 Students
Grade 9 – 63,028 Students**
數
學
成
績
*California Standards Test 度程能體
** Grade 9 Students who took CST geometry
Source: California Physical Fitness Test, 2004 Results, Calif. Dept. of Ed., April 2005
州 加 國 美4 00 2
度程能體與績成文英生學
Grade 5 – 371,198 Students
Grade 7 – 366,278 Students
Grade 9 – 298,910 Students
Hillman et al., (2008)
下 讀 閱與 圖左下 學 數生學學 小中示 顯究研近最 ( ) (
)
力耐數 分能適肺心 與,績成 量測就成 化準標 圖右
英
文 ,關相正 現呈績 成量測步跑(measured using the
成
績 progressive aerobic cardiovascular endurance
run (PACER) test)
。
*California Standards Test
度程能體
Source: California Physical Fitness Test, 2004 Results, Calif. Dept. of Ed., April 2005 102
18. 老年人認知功能之研究結果
Hillman et al., (2008)
數
數
數
數
學
學 閱
閱
閱
閱
讀
讀
學
學
成 讀
讀
成
就
就
就
就 就
就
就
就
力能氧有
力能氧有
力能氧有
力能氧有 力能氧有
力能氧有
力能氧有
力能氧有
Charles H. Hillman, Kirk I. Erickson and Arthur F. Kramer (2008)Be smart, Charles H. Hillman, Kirk I. Erickson and Arthur F. Kramer (2008). Be smart,
exercise your heart: exercise effects on brain and cognition. Nature Review, 9, 59-65. exercise your heart: exercise effects on brain and cognition. Nature Review, 9, 59-65.
103 104
研究方法與步驟
Laurin et al.,(2001)的研究 • 方樣抽機隨以,間年 1991-1992
為料資究研
Canadian Study of Health and
加參取抽,式
• 認 患 罹 人 年 老與 動 活 體 身 討 探 : 的 目 究 研 Aging 9008 65
年 老 性 女 男 上以 歲 位 之 估 評
症智失與 害傷能功知 (cognitive impairment)
格資究研合符,象對究研位 有中其,人 6434
(dementia) 。關相之 追年 成完位 有,定規之常正能功知認之 4615 5
Laurin, D., Verreault, R., Lindsay, J., MacPherson, K., & Rochwood, K. (2001). Physical activity and risk
。究研蹤
of cognitive impairment and dementia in elderly persons. Archives of Neurology, 58(3), 498-504.
• 1996-1997
正能功知認象對究研位 ,年 在3894
436
, 害 傷 能 功 知 認有 出 斷 診 被 位 有 而 , 常
285 。症智失有則位
105 106
Physical Activity and Risk of Cognitive Impairment
and Dementia in Elderly Persons
1 1 1
1
9.0
Laurin et al.,(2001)的研究結論
8.0
7.0 85 .0
36 .0 • 與化退能功知認人年老是動活體身的律規
與化退能功知認人年老是動活體身的律規
與化退能功知認人年老是動活體身的律規
與化退能功知認人年老是動活體身的律規
R
O
)
(
oti
6.0 5 .0 。 子因護保的要重症智失
。 子因護保的要重症智失
。 子因護保的要重症智失
。 子因護保的要重症智失
a
• Regular physical activity could represent
5.0
R
d
d 4.0
an important and potent protective factor
O
3.0
2.0 for cognitive decline and dementia in
1.0
elderly persons.
0
tnemriapmi evitingoc esaesid remiehzlA aitnemed
esicrexe oN ytivitca lacisyhp hgiH
107 108
19. Rovio, et al(2005)的研究 研究方法與步驟
• 、 、 、 加參樣抽機隨:象對究研
、 、 、 加參樣抽機隨:象對究研
、 、 、 加參樣抽機隨:象對究研
、 、 、 加參樣抽機隨:象對究研 1972 1977 1982
• 活體身的時閒休期時年中討探:的目究研
活體身的時閒休期時年中討探:的目究研
活體身的時閒休期時年中討探:的目究研
活體身的時閒休期時年中討探:的目究研 1987
代世之查調次二第年 加參並,查調年 或
代世之查調次二第年 加參並,查調年 或
代世之查調次二第年 加參並,查調年 或
代世之查調次二第年 加參並,查調年 或 1998
症默海滋阿患罹續後與量動
症默海滋阿患罹續後與量動
症默海滋阿患罹續後與量動
症默海滋阿患罹續後與量動 (Alzheimer’s 的中
的中
的中
的中 (mean follow-up, 21 years)
究研蹤追
究研蹤追
究研蹤追
究研蹤追 1449
disease )
相之險 風
相之險 風
相之險 風
相之險 風 症智失與
症智失與
症智失與
症智失與 (dementia) 65–79 。人年老歲
。人年老歲 位
。關
。關
。關
。關 • 117
。症默海滋阿患罹 ,症智失患罹 為 中其
。症默海滋阿患罹 ,症智失患罹 為 中其
。症默海滋阿患罹 ,症智失患罹 為 中其
。症默海滋阿患罹 ,症智失患罹 為 中其 76
Rovio, S., Kåreholt, I., Helkala, E-L., Viitanen, M., Winblad, B., Tuomilehto, J., Soininen,
H., & Nissinen, A. (2005). Leisure-time physical acticvity at midlife and the risk of dementia
and Alzheimer’s disease. Lancet Neurology, 4, 705-711.
109 110
Leisure-time physical activity
研究發現 at midlife and the risk of dementia
• 智失低降以可 ,次兩動運律規周每少至期時年中
智失低降以可 ,次兩動運律規周每少至期時年中
智失低降以可 ,次兩動運律規周每少至期時年中 1
52% 62% (odds ratio [OR] 0·48
症默海阿與 症
症默海阿與 症
症默海阿與 症
症默海阿與 症 1
9.0
[95% CI 0·25–0·91] and 0·38 [0·17–0·85], 8.0
respectively)
84.0
。
。
。 oit
a
7.0
6.0
• 、病疾動活體身 、度程育教 、別性 、齡年將至甚
、病疾動活體身 、度程育教 、別性 、齡年將至甚
、病疾動活體身 、度程育教 、別性 、齡年將至甚
、病疾動活體身 、度程育教 、別性 、齡年將至甚 R
d
d
5.0
4.0
O
時蹤追 、 因基
時蹤追 因基 、酒喝 、菸抽 、病疾性管血
、酒喝 、菸抽 、病疾性管血 APOE 3.0
2.0
。在存然仍果結關相樣這,後正修素因擾干等間
。在存然仍果結關相樣這,後正修素因擾干等間
。在存然仍果結關相樣這,後正修素因擾干等間
。在存然仍果結關相樣這,後正修素因擾干等間 1.0
0
• 明別特,象對究研因基
明別特,象對究研因基
明別特,象對究研因基
明別特,象對究研因基 有帶,象現個這
有帶,象現個這
有帶,象現個這
有帶,象現個這 APOE 4 keew /sem it 2< keew /sem it 2>
。顯
。顯
。顯
。顯 Rovio, S., Kåreholt, I., Helkala, E-L., Viitanen, M., Winblad, B., Tuomilehto, J., Soininen,
H., & Nissinen, A. (2005). Leisure-time physical acticvity at midlife and the risk of dementia
111 and Alzheimer’s disease. Lancet Neurology, 4, 705-711. 112
Leisure-time physical activity
at midlife and the risk of Alzheimer’s disease
1
Larson et al.(2006)的研究
1
9.0
• 海茲阿與症智失 動運律規討探:的目究研
8.0
7.0
。關相之險風症默
6.0
oti
a
5.0
83.0
• 1740
歲 之 害 傷 功 知認 有 沒 位 : 象 對 究 研 65
Rd
4.0
3.0
O
d 是 估 評 蹤 追 受接 年 兩 每 並 , 人 年 老 之 上 以
2.0 中其,後年 蹤追均平,症智失患罹否 6.2
158
默海滋阿患罹位 ,症智失患罹位 107
1.0
0
kee w / se m i t 2< keew /sem it 2> 。症
Rovio, S., Kåreholt, I., Helkala, E-L., Viitanen, M., Winblad, B., Tuomilehto, J., Soininen, H., & Nissinen,
A. (2005). Leisure-time physical acticvity at midlife and the risk of dementia and Alzheimer’s disease.
Lancet Neurology, 4, 705-711. 113 114
20. Exercise reduced risk for dementia among persons
Exercise reduced risk for dementia among persons 65 years and olders
65 years and olders
1
19.7
1
20
per 1000 person-years
18 9.0
13
hazard ratio(HR)
16 8.0 26.0
14
7.0
12
10 6.0
8
5.0
6
< 3 times/wk ≧ 3 times/wk 4.0
3.0
< 3 times/wk ≧ 3 times/wk
Larson, E. B., Wang, L., Bowen, J. D., Micormick, W. C., Teri, L., Crane, P., & Larson, E. B., Wang, L., Bowen, J. D., Micormick, W. C., Teri, L., Crane, P., & Kukull,
Kukull, W. (2006). Exercise is associated with reduced risk for incident dementia W. (2006). Exercise is associated with reduced risk for incident dementia among persons
among persons 65 years of age and older. Annals of Internal Medicine, 144, 73-81. 115 65 years of age and older. Annals of Internal Medicine, 144, 73-81. 116
Oldest women(88.5 yrs)PA & OR of CI
Sumic et al., (2007)的研究
1
• 年老上以歲 對動活體身討探:的目究研 85 1
。 果 效 之 害傷 能 功 知 認 患 罹 防 預 , 人 9.0
8.0
• 良況情康健、歲 均平位 :象對究研 66 88.5
7.0
oit 6.0
a
R
運週每性女位 與 性男位 ,人年老之好 12 11 d
d
5.0
4.0
O 21.0
位 ,後之年 蹤追均平,上以時小四動 4.7 38 3.0
2.0
。 害傷能功知認患罹 (mean onset age 93) 1.0
0
keew/sruoh 4< keew/sruoh 4>
Sumic, A., Michael, Y. L., Carlson, N. E., Howieson, D. B., & Kaye, J. A. (2007). Physical
activity and the risk of dementia in oldest old. Journal of Aging and Health, 19(2), 242-259.
117 118
Oldest people(88.5 yrs)PA & OR of Dementia
005 Sumic et al., (2007)的研究結論
005
054
004
• 功 部 腦 人 年 老進 促 有 動 運 律 規 : 實 證 究 研
的 長 年 常 非 於對 至 甚 , 用 作 的 化 老 康 健 能
Percentage (%)
053
003
052
002 應 更 , 性 女 長年 是 其 尤 , 效 有 然 仍 人 年 老
002
051
001
。性 要 重 之 動 活 體 身 加 增 調 強
001
05
0
nemow evitca nem evitca ssel nemow evitca ssel
Sumic, A., Michael, Y. L., Carlson, N. E., Howieson, D. B., & Kaye, J. A. (2007). Physical
activity and the risk of dementia in oldest old. Journal of Aging and Health, 19(2), 242-259. 119 120
21. Bugg and Head (2010)
• 化老因 ,區各部腦 與 腦全對動 運與參 :的目究研
。 響影之縮萎
• :法方究研
1. 與參年 去過 52 者長年康 健 查調 (aged 55 – 79) 10
。 驗經之動運
2. 量容 腦的 區各部腦 (gray and white)
部 腦量測用利 l
prefrontal, parietal, temporal,
括包 中其,小大
occipital, neostriatal, and medial temporal
regions 。位部等
Julie M. Bugg and Denise Head.(2010).Exercise moderates age-related atrophy of the medial temporal
lobe. Neurobiol Aging. Author manuscript; available in PMC 2010 October 1.
122
研究結果-1 研究結果-2
• 別特 縮萎 量 容腦人年 老之量 與參動運低 (atrophy)
。 象現此無則 人 年老之量 與參動 運高,顯明
• 量容 腦葉額前的 高 較有則, 量動運 與參的高較
(superior frontal volumes).
• 老 medial temporal lobe
和緩會 別特量 與參動運高
。象 現的縮萎化
BDNF
運動增加腦部血流量
ANP
的後坐靜靜安 後鐘分 路走 20
像影部腦 像影部腦的