Received: 4 July 2022 / Revised: 5 August 2022 / Accepted: 6 August 2022 / Published: 9 August 2022
초록
배경: 박테리아 간의 다제 내성(MDR)의 세계적인 문제는 매년 수십만 명의 사망 원인입니다. MDR 박테리아의 상당한 증가에 대응하여 가축용 사료 첨가제의 형태뿐만 아니라 2019년 6월 EU 규정의 대상이었던 메타필락시스 및 그 치료를 포함하여 항생제의 사용을 제한하거나 제거하기 위한 입법 조치가 널리 취해졌습니다. 수많은 연구에서 박테리아가 표현형과 유전 전략을 모두 사용하여 항생제에 대한 자연 방어를 가능하게 하고 사용된 항균 화학 물질에 대한 내성을 증가시키는 메커니즘을 유도한다는 것을 문서로 만들었습니다. 박테리아가 개발한, 이 검토에서 제시된 메커니즘은 인간과 동물의 박테리아 감염과 싸우는 능력을 줄이는 데 큰 영향을 미친다. 또한, 환경에서 다중 내성 균주의 높은 유병률과 공생 식물상 및 식인성 병원체와 같은 병원성을 포함한 다른 박테리아 종 간의 약물 내성 유전자의 전달 용이성(대장균, 캄필로박터 종, 엔테로코커스 종, 살모넬라 종, 리스테리아 종, 포도상구균 종.) 인간과 동물의 박테리아 사이에 다중 저항의 급속한 확산을 선호합니다. 인간과 동물에게 위험한 박테리아 사이에 다중 약물 내성의 광범위한 현상으로 인한 세계적인 위협을 감안할 때,이 연구의 주제는 인간과 동물로부터 분리된 “식인성 병리학 자”라고 불리는 가장 빈번한 박테리아에서 내성 메커니즘을 제시하는 것입니다. 선택된 병원체, 특히 인간에 대한 위험 중 다제 내성과 관련된 글로벌 문제의 중요성을 제시하기 위해이 간행물은 또한 세계 여러 지역에서 선택된 박테리아 중 약물 내성 발생 비율 범위에 대한 통계 데이터를 제시합니다. 병원체 내성의 표현형 특성 외에도 이 검토는 특정 항생제 그룹에 대한 약물 내성 유전자 검출에 대한 자세한 정보를 제공합니다. 원고는 또한 Campylobacter spp., E. coli 또는 Enetrococcus spp와 같은 자체 연구 결과를 제시한다는 점을 강조해야합니다. 이 주제와 박테리아 간의 약물 내성 위험에 대한 데이터 제시는 약물 내성 예방 및 박테리아 제어의 항균 방법에 대한 대안 개발을 구현하는 연구를 시작하는 데 기여할 것입니다.
키워드 : 항생제 내성; 박테리아; 저항 유전자; 항균제
소개
박테리아 사이에서 항생제에 대한 광범위한 내성은 매년 수십만 명의 사망 원인입니다. 가장 심각한 문제는 최후의 수단 (반코마이신)을 포함하여 일반적으로 사용되는 항생제에 내성이 있는 박테리아의 수가 지속해서 증가하고 있다는 것입니다. 내성 유전자가 전 세계적으로 확산할 수 있는 속도는 전 세계적으로 공중 보건에 영향을 미치고 국제 협력이 필요한 문제의 걱정스러운 증가를 확인시켜줍니다. (보충 표 S1) 전 세계적으로 관찰된 다제 내성 균주 인구의 현저한 증가에 대응하여 2014년 세계 보건기구 (WHO)는 이 현상을 주요 글로벌 건강 위협으로 인식했습니다.
가축용 사료 첨가제의 형태를 포함하여 항생제의 사용을 제한하거나 제거하기 위한 입법 조치뿐만 아니라 EU 규정 2019/6의 주제였던 메타필락시스 및 치료의 항균제로도 널리 취해졌습니다.
미생물 간의 약물 내성을 줄이기 위해 수행된 전략의 목적으로 병원균에 대한 선천적 내성 증가와 관련된 마커를 확인하고 새로운 항균제를 검색하며 인간과 동물 미생물 군집에 대한 항생제 내성 전달에서 박테리아의 역할을 결정하기 위해 동물의 유전적 개선과 같은 분야에서 연구 잠재력을 높이는 것도 필요합니다. 항생제 내성을 극복하기 위해 현재 시행된 전략은 박테리오파지 또는 그 효소의 대체 사용, 차세대 백신 개발에 의존합니다. 또한, 프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 박테리아 부산물 및 파이토바이오틱스가 포함된 동물을 위한 새로운 사료 기반 정권을 사용하는 것도 중요합니다. 박테리아, 식물, 무척추동물, 척추동물 및 포유류에 의해 합성된 살균 활성을 가진 단백질 및 펩타이드에도 큰 관심이 있습니다. 이 솔루션은 락토바실러스 종, 스트렙토마이세스, 마이크로코커스 또는 효모 사카로미세스 및 칸디디아와 같이 일반적으로 안전한 것으로 인정되는(GRAS) 박테리아에 의해 생산된 항균 펩타이드의 사용을 기반으로 합니다.
항생제 내성의 발달에 대한 싸움은 전통적으로 주로 임상 조건에서 이루어졌으며 최근에는 내성 박테리아의 전염을 제한하고 항생제 치료 중 선택을 방지하기 위해 농업에서도 발생했습니다. 최근 몇 년 동안 박테리아 간의 약물 내성 보급의 중요한 원천이자 경로로서 환경의 역할에 대한 이해가 증가하고 있습니다.
박테리아 중 약물 내성 획득 메커니즘
가장 간단한 유형의 저항은 타고난 저항이라고 하는 감수성의 자연스러운 부족입니다. 이것은 종, 균주 또는 전체 박테리아 그룹의 지속적인 특성입니다. 주어진 미생물은 특정 항생제 그룹에 대한 ‘선천적’ 내성으로 인해 항생제에 둔감합니다. 항생제에 대한 수용체의 부재, 낮은 친화도, 세포벽 불투과성 또는 효소 생산과 관련이 있을 수 있습니다.
박테리아의 감수성 변화는 1차 또는 2차 일 수 있습니다. 1차 저항은 자발적인 돌연변이의 결과로 발생하며 약물과의 접촉 없이 나타날 수 있습니다. 이러한 유형의 내성은 염색체로 암호화되며 다른 박테리아 종으로 전염되지 않습니다. 돌연변이 박테리아의 발생 빈도는 낮지만 항생제가 있는 경우 돌연변이체는 나머지 개체군보다 유리하므로 생존하고 감수성이 있는 개체군보다 많습니다. 그들은 같은 개체의 다른 생태 학적 틈새로 퍼지거나 다른 거대 생물로 옮겨질 수 있습니다. 항생제를 포함한 항균제로부터 자신을 방어하는 동안 박테리아는 진화 과정에서 항균제의 효과를 상쇄하는 다양한 메커니즘을 개발했습니다. 내성 유전자를 획득한 결과, 박테리아는 다양한 효과 메커니즘을 개발하여 주어진 항생제에 부분적으로 또는 완전히 내성을 갖게 됩니다.
20세기 중반부터 수행된 수많은 과학적 연구를 바탕으로 항생제에 대한 박테리아 내성을 설명하는 여러 메커니즘이 제안되었습니다. 박테리아는 현재 세포에서 항생제의 적극적인 제거, 항생제의 효소적 변형, 항생제의 표적이 되는 세포 성분의 변형, 항생제에 의해 비활성화된 효소의 과발현, 박테리아 세포막의 투과성 변화, 대체 대사 경로의 생성, 항생제의 길항제인 대사 산물의 농도 증가, 항생제의 전구체를 활성화하는 효소의 양 또는 활성의 감소, 항생제의 직접적인 작용 메커니즘과 관련이 없는 조절 시스템의 변형 또는 억제된 대사 경로의 생성물에 대한 수요 감소.
수많은 연구에서 박테리아가 항생제에 대한 자연 방어를 가능하게 하는 두 가지 주요 유전 전략, 즉 종종 항균 화합물의 작용 메커니즘과 관련된 유전자 돌연변이와 수평 유전자 전달을 통한 내성 결정 요인을 암호화하는 외래 DNA의 획득을 사용한다는 것을 문서로 만들었습니다.
수평 유전자 전달은 아직 확인되지 않은 내성 유전자와 알려진 새로운 유전자의 확산에 중요한 역할을 합니다. 이 메커니즘은 저항이 특정 클론 이상으로 확장되도록 합니다. 이러한 방식으로 유전자 전달은 훨씬 더 많은 수의 박테리아에 대해 내성 유전자를 사용할 수 있게 하여 미생물의 주어진 생활 환경에서 환경 (비병원성) 박테리아와 병원체 사이의 종 장벽을 깨뜨립니다. 박테리아 사이의 약물 내성 유전자의 수평 전달 과정은 존재하는 모든 환경에서 발생할 수 있습니다. 그러나 내성 유전자가 환경 박테리아에서 병원성 박테리아로 수평으로 전달되기 위해서는 적어도 일시적으로 같은 환경에 존재해야 합니다. 또한, 계통 발생과 밀접한 관련이 있는 박테리아 간에 수평적 유전자 전달 가능성이 훨씬 더 큽니다. 마지막으로, 박테리아 세포 간의 유전 물질 전달은 항생제와 잠재적으로 금속 및 살생물제와 같은 스트레스 요인에 의해 유도됩니다. 항생제의 선택은 또한 새로운 숙주에서 전달된 내성 유전자의 확립에 이바지합니다. 따라서 병원체에 대한 내성 전달은 특히 항생제 치료 중에 인간과 관련된 박테리아 간에 비교적 흔할 것으로 예상할 수 있습니다. 대조적으로, 다른 서식지를 차지하고 종종 계통 발생학적으로 덜 밀접하게 관련된 환경 박테리아로부터 병원체로의 내성 유전자의 전달은 덜 일반적일 가능성이 크지만, 환경 스트레스 요인은 환경 조건에서 (기회주의적) 인간 병원체와의 수평 유전자 전달을 유도할 수 있습니다. 이것은 내성 인자가 인간 병원체로 옮겨질 때 환경 박테리아에서 다른 병원체로 옮겨지는 것보다 공생과 병원체 사이에 더 퍼질 가능성이 더 크다는 것을 의미합니다.
미생물과 항균 약물 사이의 접촉 조건에서 발생하는 2차 저항으로 이어지는 메커니즘은 훨씬 더 복잡합니다. 2차 저항 메커니즘은 염색체 외입니다. 이 현상을 일으키는 유전자는 세포질의 플라스미드라고 하는 DNA의 작은 원형 분자에 있습니다. 하나의 플라스미드는 여러 가지 항균제에 대한 내성 유전자를 포함할 수 있습니다. 플라스미드는 내성을 암호화하는 유전자를 한 박테리아 세포에서 다른 박테리아 세포로 전달할 수 있습니다. 플라스미드는 주로 접합 및 형질도입을 통해 전달됩니다. 접합 동안, 플라스미드는 둘 이상의 박테리아 세포에 의해 생성된 단백질 가닥을 통해 직접 접촉하여 전달됩니다. 종종 계통 발생 학적으로 멀리 떨어져 있는 다른 종과 속의 박테리아가 접합 과정에 참여할 수 있습니다. 이러한 방식으로 부생 박테리아에서 병원성 박테리아로의 내성 전달은 특히 바람직하지 않습니다. 형질도입은 박테리오파지 (박테리아 바이러스)에 의해 매개되는 기증자 세포에서 수혜 세포로 플라스미드를 전달하는 과정입니다. 박테리오파지가 세포 표면의 수용체에 부착된 후 DNA가 박테리아에 도입됩니다. 박테리오파지는 세포의 대사 과정을 이용하여 바이러스 DNA를 복제하고 바이러스 단백질을 생성합니다. 박테리아 세포 내부에 새로운 박테리오파지가 형성되면 용해 – 용균 사이클을 거칩니다. 파지 DNA는 또한 용해성이라고 불리는 박테리아 염색체 (prophage)에 통합될 수 있습니다. 게놈의 위치를 변경할 수 있는 전이 요소 중에서 삽입 서열 (IS)과 트랜스포존 (Tn)을 구별할 수 있습니다. 삽입 서열은 트랜스포자제를 암호화하는 유전자를 포함하는 DNA 구분이며, 양쪽이 반전된 반복 서열로 둘러싸여 있습니다. 이 효소는 삽입 요소가 DNA의 모든 부위로 이동할 수 있도록 합니다. 저항 유전자는 또한 트랜스포존에 위치할 수 있으며, 때때로 ‘점프 유전자’라고도 합니다. 트랜스포존 (Tn) 중에서 항생제에 대한 내성을 암호화하는 유전자 또는 트랜스포존의 이동과 관련이 없는 다른 유전자 (예 : Tn8)의 양쪽에 있는 두 개의 삽입 서열로 구성된 복합 트랜스포존을 구별할 수 있습니다. 비복합 트랜스포존 (유형 Tn7)에서 추가 형질을 암호화하는 유전자는 짧은 반전 서열로 둘러싸여 있으며 전이는 복제적이며 두 유전자의 산물을 필요로 합니다. 접합 트랜스포존은 단일 세포의 DNA 내에서뿐만 아니라 세포 간에도 전달 될 수 있다는 점에서 고전적인 트랜스포존과 다릅니다. 그들은 플라스미드 또는 박테리아 염색체와 통합된 형태로 발생합니다. 특정 신호에 응답하여 이러한 트랜스포존은 복제할 수 없는 원형 형태를 형성합니다. 전달은 접합 플라스미드의 경우와 유사합니다. 박테리아에서 다중 약물 내성의 진화에서 중요한 역할은 박테리아 염색체와 플라스미드 모두에 위치 할 수 있는 인테그론에 기인합니다. 이것은 유전 정보의 특수 운반체의 특정자가 전좌 유형으로, 저항성 유전자를 카세트로 결합하는 능력이며, 이 형태는 수신자 세포로 함께 전달됩니다.
인간과 동물에게 위험한 박테리아 사이에 다제 내성의 광범위한 현상으로 인한 세계적인 위협을 고려할 때, 이 연구의 주제는 인간과 동물로부터 분리된 박테리아의 내성 메커니즘입니다. 이 검토는 또한 선택된 박테리아 중 약물 내성 발생의 백분율 범위를 제시합니다.
16 세포 단계의 인간 배아는 핀 끝에 있습니다. 연구원들은 게놈 편집 기술이 여전히 번식을 위한 배아에 사용될 만큼 충분히 안전하지 않다고 말합니다.
편집된 게놈을 가진 최초의 아이들이 태어난 지 4년이 넘었지만, 게놈 편집 기술은 여전히 번식할 인간 배아에 사용될 만큼 안전하지 않다고 제3차 인간 게놈 편집에 관한 국제 정상 회담 주최 측은 회의가 끝날 때 발표했다.
“유전 가능한 인간 게놈 편집은 현재로서는 받아들일 수 없다”라고 3월 8일 발표된 성명서에서 밝혔다. “유전 가능한 인간 게놈 편집의 안전성과 효능에 대한 전임상 증거가 확립되지 않았으며 사회적 논의와 정책 논쟁도 끝나지 않았습니다.”
이 성명서는 런던에서 배우자라고 불리는 배아 또는 생식 세포의 게놈을 미래 세대에게 전달할 수 있는 방식으로 변경할 가능성에 관한 토론과 토론의 끝에서 나왔습니다. 회의의 많은 회담은 배아에서 DNA 이중 나선의 두 가닥(일부 형태의 게놈 편집에서 필요한 단계)을 모두 끊는 불확실한 결과와 같은 기술 및 과학적 과제에 초점을 맞췄습니다.
이러한 도전 과제 외에도 사회는 기술을 배포해야 하는지에 대한 질문과 씨름해야 한다고 주최 측은 “유전 가능한 인간 게놈 편집의 책임 있는 사용을 위한 거버넌스 프레임워크와 윤리적 원칙이 마련되어 있지 않다”라고 말했다.
편집의 효과
일부 연구자들은 유전 가능한 게놈 편집이 유전 질환을 앓고 있는 사람들이 그러한 상태를 자녀에게 전달하는 것을 피하는 데 도움이 될 수 있다고 주장했습니다. 많은 경우에, 이것은 체외 수정 (IVF)과 주어진 유전 질환에 관한 결과 배아의 테스트를 결합하여 이미 수행할 수 있습니다. 그러나 모든 부부의 배아가 필연적으로 유전적 장애를 물려받을 때나 사용 가능한 모든 배아가 책임 있는 유전자를 가지고 있는 경우와 같이 항상 선택 사항은 아닙니다.
윤리와 사회 정의에 대한 광범위한 우려 외에도 배아 편집에는 배아, 결과 아동 및 해당 아동의 후손에게 해를 끼칠 가능성을 최소화하기 위해 안전하고 효과적인 게놈 편집 플랫폼이 필요합니다. 그러나 배아의 게놈 편집에 관한 대부분의 연구는 인간 배아에서 일어나는 일을 정확하게 반영하지 못할 수 있는 생쥐와 같은 동물 모델을 사용하여 수행되었습니다. 그리고 잠재적인 게놈 편집 요법이 성인 인간 세포에서 널리 연구되었지만, 배아는 일부 게놈 편집 도구로 인한 DNA 손상에 대해 성인 세포와 다르게 반응할 수 있습니다.
소수의 실험실만이 인기 있는 편집 시스템인 CRISPR-Cas9을 사용하여 인간 배아의 게놈을 직접 편집하려고 시도했으며, 이들 중 일부는 정상 회담에서 관련 결과를 발표했습니다.
Cas9 효소는 RNA의 유도 조각으로 지정된 부위에서 두 가닥의 DNA를 모두 분해하여 작동합니다. 그런 다음 세포는 두 끝을 함께 꿰매지만 때로는 그 과정에서 몇 개의 DNA 문자를 삭제하거나 삽입하는 오류가 발생하기 쉬운 메커니즘을 사용하거나 빠진 DNA를 연구원이 제공한 주형에서 복사한 서열로 대체하여 DNA 절단을 복구합니다. 배아에서 Cas9에 의해 생성된 DNA 절단은 일반적으로 주형 DNA를 사용하는 대신 오류가 발생하기 쉬운 경로를 사용하여 복구된다고 뉴욕시 컬럼비아 대학의 줄기세포 생물학자인 Deitrich Egli는 회의에서 말했다.
Egli와 다른 연구자들은 Cas9에 의해 만들어진 이중 가닥 파손의 결과에 대해서도 보고했습니다. 영국 케임브리지 대학의 발달 생물학자 캐시 니아칸(Kathy Niakan)은 CRISPR-Cas9을 사용하여 인간 배아를 편집할 때 발생하는 염색체의 넓은 영역의 명백한 손실에 대한 실험실의 경험에 관해 이야기했습니다. 포틀랜드의 Oregon Health & Science University의 생식 생물학자인 Shoukhrat Mitalipov는 또한 그의 실험실에서 인간 배아의 편집 사이트에서 큰 DNA 결실을 발견했으며 이러한 결실은 표준 테스트를 사용하여 감지되지 않을 수 있다고 말했습니다.
“이 단계의 인간 배아가 이런 종류의 개입을 정말로 용인할 수 있습니까?” 영국 옥스포드 대학의 생식 유전학자인 Dagan Wells는 인간 배아의 DNA 파괴에 대한 반응에 대해 보고했습니다. 그의 게놈 편집 연구 중 하나에서 배아의 약 40%가 깨진 DNA를 복구하지 못했습니다. 그 배아의 3분의 1 이상이 계속 발달하여 일부 세포에서 염색체 조각이 손실되거나 증가했다고 그는 말했습니다. 그러한 배아가 더 발달하도록 허용되면 자손의 건강을 위협할 수 있습니다. “이 결과는 정말로 경고입니다.”라고 그는 말했습니다.
더 나은 기술
CRISPR-Cas9 편집에는 DNA 나선의 두 가닥을 모두 끊지 않는 새로운 변형이 있습니다. 예를 들어, 염기 편집은 하나의 단일 DNA 문자를 다른 문자로 변환할 수 있으며, 프라임 편집이라는 기술을 통해 연구자들은 CRISPR-Cas9 편집보다 DNA 서열을 더 예측가능하게 삽입할 수 있습니다. 이러한 방법 중 어느 것도 이중 가닥 파손을 일으키지 않지만, CRISPR-Cas9만큼 철저히 연구되고 최적화되지는 않았습니다. 정상 회담에서 중국 쿤밍 과학 기술 대학의 발달 생물학자 Yuyu Niu는 한 종류의 염기 편집기가 붉은털원숭이 (Macaca mulatta) 배아에서 표적을 벗어난 DNA 돌연변이를 일으키지 않았지만 원치 않는 RNA 돌연변이를 일으켰다고 보고했습니다.
배아 편집의 대안은 난자와 정자와 같은 배우자 또는 이를 생성하는 줄기세포를 대신 편집하는 것입니다. 이것은 또한 배아를 편집하려는 노력이 배아의 모든 세포에서 성공하지 못하여 편집된 세포와 편집되지 않은 세포가 혼합된 자손을 초래할 수 있다는 우려를 회피할 것입니다. 정상 회담의 몇몇 연구자들은 실험실에서 배우자 생성에 대한 진전을 보고했지만, 생식 용도로 사용되는 인간 세포로 이를 수행하는 것은 여전히 어려움을 겪고 있습니다.
정상 회담 주최 측은 정책 입안자와 대중이 유전 가능한 게놈 편집에 어떤 제한을 가해야 하는지에 대해 고심하고 있음에도 불구하고 연구자들이 이러한 각 옵션을 계속 탐색할 것을 촉구했습니다. “우리는 여전히 연구가 진행되기를 열망하고 있습니다.”라고 정상 회담 조직위원회 위원장인 런던의 Francis Crick Institute의 발달 생물학자 Robin Lovell-Badge는 말했습니다. “동시에 이 기술이 사용되는지에 대해 더 많은 논쟁 해야 합니다.“
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00756-0
References
Alanis-Lobato, G. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 118, e2004832117 (2021)
조류 독감이 인간 전염병을 촉발할 가능성과 야생 동물과 양식 조류의 파괴에 대한 두려움이 높아지고 있습니다. 지난주 캄보디아에서 11세 소녀가 조류 독감에 걸려 비극적으로 사망했습니다. 이는 올해 초 밍크 농장을 통해 포유류에서 포유류로 바이러스가 퍼지고 페루 조류와 바다사자에게 대량 사망을 초래했다는 보고에 따른 것입니다. 2022년 초부터 미국에서는 50 백만 마리 이상의 가금류 조류와 유럽에서는 비슷한 수의 가금류가 이 질병으로 사망하거나 확산을 막기 위한 노력의 일환으로 사망했습니다. 조류 독감을 막을 수 있으며, 그렇다면 어떻게 막을 수 있습니까?
가금류 보호
가금류 농장은 현재 유행하고 있는 조류 인플루엔자인 H5N1과 싸움에서 핵심 전장입니다. 농장에서의 발병은 식량 안보를 위협하고 바이러스가 농장 노동자에게 퍼질 기회를 제공합니다. 수십 년 동안 농부들은 감염된 동물을 도태하여 질병을 통제했습니다. 그러나 이제 많은 국가에서 매달 수십 개의 농장에서 발병을 경험하면서 이것은 견딜 수 없게 되었습니다.
중국을 포함한 일부 국가에서는 조류 독감의 확산과 심각성을 제한하기 위해 가금류에 예방 접종하고 있으며 전 세계의 다른 정부는 현재 예방 접종 정책을 시행하거나 그렇게 할 것을 고려하고 있습니다. 기존 백신의 한 가지 문제점은 조류가 바이러스에 양성 반응을 보이게 하여 농부들이 새에게 H5N1이 없다고 보장할 수 없다는 것입니다. 이것은 “거대한 국제 무역 및 수출 영향”을 가지고 있다고 매디슨의 위스콘신 수의학 진단 연구소를 지휘하는 전염병 전문가인 Keith Poulsen은 말합니다.
과학자들은 이 문제를 해결할 수 있는 백신을 개발하는 초기 단계에 있습니다. 위스콘신-매디슨 대학의 미생물학자 아델 탈라트(Adel Talaat)와 그의 동료들은 바이러스 DNA의 작은 부분만을 사용하는 백신을 개발하고 있다. 다른 유전 영역을 표적으로 하는 검사는 백신을 접종한 새와 감염된 새를 구별할 수 있습니다.
가금류 농가들은 또한 바이러스를 막기 위해 더 다양한 조류 품종을 키울 수 있다고 보스턴 매사추세츠 대학의 생태 학자 니콜라 힐 (Nichola Hill)은 말합니다. 농부들이 조류 독감의 발생을 탐색한 오랜 역사가 있는 아시아에서는 일부 농부들이 바이러스에 덜 취약한 품종으로 전환했습니다.
야생 동물 보호
H5N1은 지난 한 해 동안 야생 조류 개체군에 자리 잡았지만 “우리가 물건을 붙일 수 있는 작은 반창고”가 있다고 아테네 조지아 대학의 전염병 학자 데이비드 스톨크 네히트 (David Stallknecht)는 말합니다. 야생 조류에게 백신을 투여하는 것은 논리적으로 어렵습니다. 따라서 대부분은 새들은 감염을 통해 질병에 대한 저항력을 키워야 하며 많은 사람이 그 과정에서 죽을 것입니다.
백신은 특정 종을 보호하는 데 도움이 될 수 있다고 Stallknecht는 말합니다. 예를 들어, 대머리 독수리 (Haliaeetus leucocephalus)는 바이러스에 의해 심각하게 영향을 받을 수 있으며 일부 과학자들은 조류 독감이 인구에 미치는 장기적인 영향에 대해 우려하고 있습니다. 그러나 이 전략은 “지구상에 유지하기 위해 할 수 있는 모든 일을 하고 있을 때” 심각한 위협을 받는 종에만 사용될 수 있다고 그는 말합니다.
현재 Stallknecht와 다른 야생 동물 연구자들은 조류 독감에 가장 심각한 영향을 받는 야생 조류 종과 이것이 질병의 확산에 미치는 영향을 이해하려고 노력하고 있습니다. 과학자들이 보존 조치를 목표로 삼는 것을 도울 뿐만 아니라, 이 연구는 농부들에게 조류 독감이 언제 진행될지에 대한 더 나은 아이디어를 제공할 수 있습니다.
그 지식은 농부들이 야생 조류를 유인할 수 있는 곡물을 청소하고 농장에 들어가기 전에 장화를 씻는 것과 같은 가금류 보호 조치를 목표로 삼는 데 도움이 될 수 있습니다. “일 년 365일 그렇게 하는 것은 매우 어렵습니다.”라고 Hill은 말합니다. 더 짧은 시간 프레임이 더 실현 가능합니다.
인간 전염병 차단
캄보디아에서 소녀의 죽음과 그녀의 아버지도 조류 인플루엔자 양성 반응을 보였다는 사실은 조류 독감이 사람들에게 광범위한 감염을 촉발할 수 있는지, 심지어 전염병을 촉발할 수 있는지에 대한 우려를 새롭게 했습니다. “그것은 말하기 어렵다”라고 네덜란드 로테르담에 있는 에라스무스 대학 의료 센터의 수의학 병리학자인 Thijs Kuiken은 말한다.
오늘날의 H5N1 바이러스의 조상 버전은 약 25년 동안 조류 사이에서 순환해 왔으며 아직 인간 사이에 퍼질 수 있는 능력을 얻지 못했습니다. 이로 인해 Kuiken은 인간 전염병의 위험이 낮다고 생각합니다. 그러나 최근 야생 조류 사례가 증가하고 바이러스가 포유류 간에 전염될 수 있다는 발견은 바이러스가 인간에게 퍼지기 시작할 위험을 증가시킵니다. Kuiken은 가금류 부문에서 일하는 사람들에 대한 감시를 강화하여 감염된 사람이 신속하게 감지되고 격리되기를 원합니다.
조류 독감이 인간 전염병을 유발하면 질병 퇴치를 위한 여러 가지 도구가 있습니다. 조류 독감에 대해 승인된 인간 백신이 존재하며 세계 보건기구 (WHO)는 H5N1의 진화를 모니터링하여 이러한 백신이 적절하게 업데이트될 수 있도록 합니다. 미국에서는 생물 의학 고급 연구 개발 당국이 백신을 비축하고 있지만, 공급이 너무 적어 전 세계에 예방 접종을 하는 데 사용할 수 없습니다. 인간에 관한 동물 연구 및 관찰 데이터에 따르면 항바이러스 약물 타미플루는 사람의 H5N1에 효과적입니다. 내성 균주에 대한 보고가 있었지만. 안면 마스크를 포함한 비의약품 도구도 질병 확산을 제한할 수 있습니다.
여전히 COVID-19로 휘청거리는 세계에게 또 다른 전염병의 전망은 놀라운 일입니다. 조류 독감의 현재 인간 사망률은 약 50%이지만, 바이러스가 상부 호흡기의 세포를 감염시키는 능력을 얻는다면 (인간 대 인간 전파를 위한 전제 조건) 떨어질 가능성이 있습니다. 그러나 몇몇 과학자들은 H5N1 대유행이 이미 사용 가능한 약물과 백신, 그리고 COVID-19의 결과로 개발된 mRNA 백신과 같은 도구 때문에 COVID-19보다 더 관리하기 쉬울 것이라고 말합니다. Stallknecht는 “엉망이 되지 않을 것이라고 말하는 것은 아니지만 아마도 가능한 한 나쁘지는 않을 것”이라고 말합니다.
Hill은 인류가 바이러스를 억제하는 데 필요한 도구를 가지고 있다는 데 동의합니다. “문제는 이 시점에서 통제하고 인간 전염병을 예방하는 것”이라고 그녀는 말합니다. “그리고 저는 이 두 가지 모두 달성 가능한 목표라고 생각합니다.”
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00591-3
References
Smith, J. R. J. Antimicrob. Chemother. 65, ii25–ii33 (2010).
de Jong, M. D. et al. N. Engl. J. Med. 353, 2667–2672 (2005).
COVID-19 대유행은 세계 경제에 대혼란을 일으켰고 수백만 명의 목숨을 앗아갔다. 기록적인 시간에 여러 개의 효과적인 백신을 개발한 것이 축하의 이유였다. 그러나, 그것들이 전 세계적으로 공유된 불평등은 저소득 국가의 많은 사람을 보호받지 못하게 했고 아마도 우리의 연결된 세계 전체에 위험한 새로운 변종들이 퍼지게 했을 것이다. 이 영화에서, 우리는 서로 다른 분야의 네 명의 전문가들에게 미래의 유행병에서 세계에 백신을 접종하기 위해 어떻게 준비해야 하는지 물었다.
방대하고 증가하는 증거는 신체 활동(PA)이 정신 건강 장애 관리에 치료적 약속을 할 수 있음을 시사한다. PA를 정신 건강 결과와 연결하는 대부분 증거는 유산소 운동 훈련이 우울증에 미치는 영향에 초점을 맞추었지만, 점점 더 많은 연구가 불안 및 외상 후 스트레스 장애 치료에서 유산소 및 저항 운동 패러다임의 효능을 뒷받침합니다. PA와 정신 건강을 연결하는 풍부한 증거에도 불구하고 정신 건강 치료로서의 운동 훈련의 사용은 불확실성의 세 가지 중요한 원인으로 인해 제한적입니다: (a) 여러 정신 건강 영역 내에서 운동 치료에 대한 반응의 큰 개인차; (b) 치료적 이익을 위해 항상 달성되는 것은 아니지만 지속적인 PA 참여의 중요성; (c) 추정 치료 메커니즘의 상대적 중요성에 대한 의견 불일치. 운동 중재 및 정신 건강 결과에 대한 치료 데이터 검토는 주로 건강 신경 과학 프레임워크 내에서 우울증과 불안에 중점을 둡니다. 이 개념적 틀 내에서 신경 생물학적 및 행동 메커니즘은 정신 건강 결과에 영향을 미치는 주요인지 및 행동 과정에 부가 또는 시너지 효과를 미칠 수 있습니다. 따라서 우리는 (a) 신경 가소성을 향상하는 신경 생물학적 메커니즘과 (b) 자기 조절 기술의 행동 학습의 큰 영향을 통합하여 치료 이질성의 원천을 강조합니다. 동적 신경 생물학적 메커니즘과 행동 메커니즘 사이의 상호 관계를 이해하면 개인화된 정신 건강 치료를 알리고 왜 그리고 누구를 위해 운동이 정신 건강 결과를 개선하는지 명확히 하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 검토는 정신 건강 혜택을 최적화하기 위해 치료 접근 방식을 개선하기 위해 개인차를 활용하는 향후 연구에 대한 권장 사항으로 마무리됩니다.
키워드 : 운동, 신체 활동, 자기 조절, 인지 제어, 실행 기능, 영향 조절, 행동 활성화
신체 활동과 정신 건강을 연결하는 역학적 증거
수많은 역학 연구에 따르면 신체 활동(PA)이 적거나 좌식 행동에 더 많은 시간을 할애하면 정신 건강이 좋지 않을 위험이 더 큽니다. 1.2 백만 명의 미국 성인을 대상으로 한 최근 연구에서 참가자가 수많은 배경 및 인구 통계 학적 요인에 걸쳐 일치 한 결과, 운동한 개인은 비 운동자와 비교해 정신 건강 기능이 더 좋다고 보고했습니다. 특정 정신 건강 상태에 초점을 맞춘 전향적 연구에서도 유사한 결과가 보고되었으며, 이는 습관적인 PA가 다양한 정신 건강 상태의 발병을 예방할 수 있음을 시사합니다. 예를 들어, 거의 267,000명의 개인에 대한 49개의 전향적 연구에 대한 최근의 메타 분석은 연령 그룹에 걸쳐 우울증 발병 확률 감소와 관련된 높은 수준의 PA가 [평균 비율(OR) = 0.83, 95% 신뢰 구간(CI) 0.79–0.88]임을 보여주었다. PA는 또한 80,000명 이상의 개인을 대상으로 한 최근의 메타 분석에서 불안 증상(OR = 0.87, 95% CI 0.77–0.99)과 불안 장애(OR = 0.66, 95% CI 0.53–0.83)가 발생할 가능성이 작은 것과 전향적으로 관련이 있다.
습관적인 PA가 정신 건강 상태의 발달에 대한 보호 역할을 한다는 개념은 더 많은 양의 PA가 정신 건강 문제의 위험을 점진적으로 낮추는 것과 관련이 있다는 데이터에 의해 더욱 강화된다. 다양한 운동 양식에 걸쳐, 흡연(OR = 0.67, 95% CI 0.61–0.75)과 같은 수많은 사회적, 의학적, 행동적 교란 요인을 설명한 후에도 더 큰 PA와 정신 건강 기능 사이에 선량-반응 연관성이 있는 것으로 보인다. 적당한 수준 또는 낮은 수준의 건강을 가진 사람들은 고도로 건강한 사람들에 비해 23%와 47% 더 높은 정신 건강 문제에 걸릴 위험을 나타내며, 유산소 운동과 저항 운동의 추가적인 이점을 가지고 있다. 함께, 역학적 증거는 더 큰 습관성 PA가 더 나은 정신 건강 기능과 관련이 있다는 강력한 증거를 제공한다. 본 검토의 목적상, 운동은 계획적이거나 의도적인 훈련 활동으로 정의되며, PA는 여가 활동도 포함한다.
운동 훈련 및 정신 건강 : 실험적 증거
운동에 대한 무작위 시험의 결과는 일반적으로 호의적이지만 관찰 결과보다 더 혼합되어 있습니다. 여러 메타 분석 연구에서는 주로 유산소 운동뿐만 아니라 저항 훈련과 같은 운동 훈련의 영향을 조사했으며, 연구 품질, 기간 및 비교 그룹 선택을 포함한 방법론적 고려사항에 따라 다양한 정도의 효능을 보였습니다. 대부분의 근거는 운동, 특히 유산소 훈련이 주의력 조절 조건과 비교해 우울증 및 불안 관련 결과를 개선하며 치료 효과 크기는 기존 약물 요법 접근법과 유사하다는 것을 시사합니다. 유산소 운동 시험은 일반적으로 중재가 없는 경우[효과 크기(ES) = 1.24] 또는 기존 통제 조건(ES = 0.68)과 비교해 중간 정도에서 큰 개선을 보고했으며 표준 심리적 또는 약리학적 접근에 필적하는 개선을 보였습니다. 중요하게도, 운동 훈련의 효과는 시간이 지남에 따라 감소하는 경향이 있으며 일반적으로 후속 조치 (ES = 0.22) 에서 중요하지 않으며, 치료 효과는 적극적인 치료를 중단한 후에도 운동을 계속하는 사람들 사이에서만 지속합니다. 저항 훈련 패러다임을 조사한 연구는 적지만 기존 데이터에 따르면 저항 훈련은 시험 전반에 걸쳐 상당한 이질성이 있음에도 불구하고 우울 증상 (ES = 0.66, 95% CI 0.48–0.83)을 개선하는 것으로 나타났습니다. 운동 훈련은 또한 2-3 개월 동안 기존의 외래 환자 치료 접근법의 효능을 향상시키는 추가 요법으로 조사되었습니다 (ES = -0.79, 95% CI -1.01 –0.57).
흥미롭게도 훈련의 용량-반응 효과에 대한 증거는 관찰 결과보다 덜 강력합니다. 상대적으로 소수의 연구가 개선의 정도를 훈련의 강도 또는 기간과 연관시킵니다. 또한, 시간 경과에 따른 지속적인 치료 반응을 조사한 결과 다양한 정신 건강 상태의 완화와 관련된 가장 중요한 요소는 초기 개입 할당에 관계 없이 시간이 지남에 따라 운동 유지 정도이며, 지속적인 운동 참여는 미국 심장 협회의 권장 활동 수준인 주당 150분에 밀접하게 해당하는 혜택 임계값을 보여줍니다. 요약하면, 운동 훈련은 기존의 심리 치료 및 약리학적 접근에 필적하는 정신 건강 기능에 잠재적으로 큰 영향을 미치는 것으로 보입니다. 그러나 운동 훈련의 효과는 환자 집단과 훈련 방식에 따라 다르며 장기적인 정신 건강 혜택은 지속적인 PA 참여에 따라 달라집니다. 따라서 치료 반응 및 운동 유지의 메커니즘을 이해하는 것은 임상 치료로서 운동의 궁극적인 효능에 매우 중요합니다.
트랜스 진단 메커니즘
최근 연구는 상호 관련된 행동 및 신경 행동 영역의 통합을 포함하여 운동이 정신 건강 결과를 향상할 수 있는 초 진단 메커니즘을 조사하기 시작했습니다. 예를 들어, 최근의 문헌 종합은 신경 퇴행성 장애 및 우울증 환자 샘플에 걸쳐 치료의 정서적 및 인지적 메커니즘을 통합하기 시작하여 운동이 우울 증상 (ES = 0.78)을 개선하고 약한 용량 반응 효과 (표준화된 베타 = 0.007, p = 0.012). 우울증의 개선은 인지 제어의 행동 마커 (ES = 0.24)의 개선과 병행되었으며, 높은 수준의 이질성이 있었습니다. 방법론적 변이가 이질성의 원인으로 빈번하고 적절하게 식별되는 반면, 운동이 정신 건강 결과에 미치는 영향도 신경 행동 장애의 존재와 유형에 따라 달라지는 것으로 보입니다.
진단 치료 이질성의 예시적인 예는 후기 우울증 (LLD) 및 / 또는 혈관 우울증이 있는 개인의 운동 사용입니다. 이 개인은 표면적으로 같은 진단 기준을 충족하지만, 우울증이 있는 젊은 개인이나 초기 첫 우울 에피소드가 있는 개인에 비해 기존 치료 접근 방식보다 상당히 열악한 치료 결과를 보여줍니다. LLD가 있는 개인은 우울증이 조기에 발병한 개인보다 심혈관 질환 위험 요인, 백질 고강도 및 실행 기능 장애로 대표되는 동반 이환 인지 기능 장애를 가질 가능성이 더 큽니다. 이 환자들의 낮은 치료 반응에도 불구하고, 정신 운동 활성화는 중요한 보호 요소인 것으로 보이며, 치료 혜택의 후속 지속성을 예측합니다. 이 인구에서 운동 훈련의 효과는 이질적이었습니다. 일부 대규모 다중 사이트 시험은 LLD 샘플에서 운동의 이점을 찾지 못했습니다. 그런데도 9건의 시험과 1,308명의 참가자를 대상으로 한 최근 메타분석에서 운동 훈련은 우울 증상을 줄이는 데 중간 정도 효과적인 것으로 나타났으며(ES = 0.64, 95% CI 0.27–1.01), 연구 전반에 걸쳐 상당한 이질성이 있었습니다. 후속 분석에 따르면 노인과 치매 환자를 대상으로 한 선별된 시험 모두에서 유리한 운동 효과에 대한 증거에도 불구하고 더 큰 연령, 인지 장애 및 우울 증상의 중증도가 모두 치료 반응 이질성에 이바지했습니다. 이러한 분석은 일부 개인에서 관찰된 치료 반응 부족이 노인성 우울증 또는 LLD가 있는 개인의 보상 시스템 경로에서 손상의 유병률이 더 높기 때문일 수 있음을 시사했습니다. 운동 훈련과 정신 건강 결과를 연결하는 기존의 증거는 운동이 광범위한 변화로 유익한 효과가 있음을 시사하지만, 운동이 누구에게 왜 유익한지를 설명하는 설명 연구가 부족합니다.
운동 훈련 및 정신 건강 : 설명 메커니즘
운동을 정신 건강과 연결하는 문헌을 조사한 결과 운동 훈련은 광범위한 정신 건강 결과에 유익하지만, 치료 혜택의 강도는 인구와 훈련 방식에 따라 다른 것으로 보입니다. 현재의 문헌 기반은 치료 개선에 관한 가설을 구성하는 데 유용한 세 가지 중요한 기계론적 가설을 갖는 것으로 특징 지어질 수 있습니다: (a) 정신 건강은 운동의 신체적 / 쾌락적 효과와 관련하여 개선된다, (b) 운동은 신경 생물학적 메커니즘을 통해 정신 건강을 향상한다. 운동은 변화의 행동 메커니즘 (예: 자기 조절 기술 및 자기 효능감)을 배양하는 수단입니다. 우리는 운동 훈련이 신경 생물학적 및 행동 학습 메커니즘의 시너지 효과를 통해 정신 건강을 향상할 가능성이 있다고 주장합니다(그림 1). 이 프레임워크 내에서 훈련은 적응 학습에 중요한 신경 생물학적 시스템과 정서적 및 인지적 제어 과정을 개선하여 강화의 “선순환”을 통해인지 및 정서적 반응의 조절에 시너지 효과를 가져옵니다.
그림 1
운동 훈련이 정신 건강 결과를 향상하는 신경 생물학적 및 행동 메커니즘을 통합하는 개념적 모델.
신경 가소성의 핵심 영향
신경 가소성은 정신 건강 개선의 중심 기계론적 구성 요소로 점점 더 특징 지어지며 PA의 영향을 많이 받습니다. 주요 신경 회로 내에서 신경 생물학적 리모델링을 위한 뇌의 능력은 적응 학습의 중요한 요소이며, 많은 이질적인 정신 건강 상태에서 손상되고, 나이가 들면서 감소하며, 여러 연령 관련 전신 과정에 의해 억제될 수 있습니다. 적응 학습은 행동 중재 후 정신 건강 개선의 중요한 요소입니다. 증가된 신경 가소성 능력은 선택적 세로토닌 재흡수 억제제 및 비자성 자극을 포함하여 널리 사용되는 여러 체세포 정신과 치료 양식의 정신 건강 이점을 뒷받침하는 하나의 가설 메커니즘입니다. 운동은 신경 가소성을 증가시키는 것으로 보이는 몇 안 되는 행동 과정 중 하나입니다.
구조적 수준에서 신경 가소성은 새로운 뉴런과 신경교 세포의 성장 (신경 발생)뿐만 아니라 수지상 리모델링, 시냅스 형성 및 가지치기, 축삭 증강 (시냅스 생성)을 통한 기존 신경망 간의 새로운 연결을 나타내는 데 사용되었습니다. 추가적인 관련 변화에는 새로운 미세 혈관 경로의 성장 (혈관 신생)과 보상 감작에 중요한 신경 전달 물질 시스템 (모노 아민)의 강화가 포함됩니다. 이제 성인 인간의 경우 신경 발생이 정신 건강 장애 및 치료에 중요한 두 개의 특정 뇌 영역에서 발생한다는 일반적인 합의가 있습니다: (a) 치아 이랑의 하위 과립 영역 (근심 측두엽) 및 (b) 꼬리와 선조체에 인접한 심실 하 영역 (피질 – 전두엽 피질). 치아 이랑은 새로운 기억의 생성 및 통합과 감정의 조절에 필수적이며, 주로 새로운 회백질 세포 성장을 통해 변화합니다. 뇌실 하 영역과 꼬리는 선조체 도파민 기능과 피질 하 백질 경로에 중요합니다. 여러 줄의 증거는 행동 결과로서의 신경 가소성 변화와 향상된 학습 능력이 성공적인 치료 결과를 위한 중요한 치료 기질임을 시사합니다 (그림 2).
그림 2
운동 훈련이 정신 건강 결과를 향상하는 신경 생물학적 메커니즘의 개념적 모델. 약어: BDNF, 뇌 유래 신경 영양 인자; IGF-1, 인슐린 유사 성장 인자 1; VEGF, 혈관 내피 성장 인자.
신경 가소성 촉진자
신경 가소성 변화를 촉진하기 위해서는 몇 가지 핵심적인 체계적 요인이 존재해야 하며, 이는 모두 운동 훈련을 통해 수정할 수 있다. 간단히 말해서, 이것들은 신경 영양소, 손상되지 않은 뇌 대사 기능, 낮은 신경 염증, 그리고 수면을 포함한다. 신경 영양 성장 인자는 운동으로 강화되며 뇌유래신경영양인자(BDNF), 혈관내피성장인자(VEGF), 인슐린 유사 성장인자(IGF-1)의 조절을 포함하여 신경 가소성과 관련이 있습니다. BDNF는 유산소, 저항 운동 훈련 후에 증가하며, 치아 이랑의 신경 발생에 중요하다. VEGF는 혈관신생뿐만 아니라 뇌혈관 및 미세 신경교 기능과 더 밀접하게 관련되어 있다. IGF-1은 대뇌 및 전신 대사 변화와 더 밀접하게 관련되어 있으며, BDNF에서 보이는 것과 유사한 구조적 적응을 제공한다.
신경 가소성 억제제
성장 인자, 특히 BDNF는 또한 여러 정신 건강 상태에서 방해받는 세포 생체 에너지 기능 을 조절하는 데 전신 효과가 있어 정서적 통제를 촉진하거나 유연한 반응 패턴을 배양하거나 지지 신경 회로 내에서 시냅스 가소성 적응을 촉진하는 것을 더 어렵게 만듭니다. 생체에너지 시스템은 또한 염증의 영향을 많이 받으며, 신경 발생 및 우울증과 여러 분자 경로를 공유합니다. 염증 수준이 높아지면 에어로빅 운동이 신경 발생 강화에 미치는 영향을 억제하는 것으로 보이며, 부분적으로는 뇌의 키누레닌 축적 증가를 통해 나타납니다. 운동은 키누레닌의 골격근 제거를 촉진할 수 있으며, 이는 정신 건강 결과에 대한 운동과 선택적 세로토닌 재흡수 억제제의 유사한 효과가 키누레닌 경로를 통한 병렬한 신경 보호 효과 때문일 수 있음을 시사합니다.
운동 훈련 : 뇌 네트워크 변화
운동이 중요한 뇌 신경 회로에 미치는 영향을 이해하기 위해 기존 증거는 세 가지 범주로 분류할 수 있다. 대규모 뇌 네트워크의 삼중 네트워크 모델로 특징지어지는 세 가지 기능적 신경해부학 회로에서 변화가 관찰된다. 표 1에서 보는 바와 같이, 이러한 변경은 현저성 네트워크(SN), ECN(실행 제어 네트워크) 및 DMN(기본 모드 네트워크)에서 발생합니다. 우울증과 불안감은 DMN(해마) 및 SN(편도체 및 전방 대상 피질) 뇌구조 내의 부피 감소와 관련이 있다. 우울증이 있는 사람들은 또한 ECN과 DMN 사이의 연결성이 감소하는 것을 보여주는 반면, 불안증이 있는 사람들은 ECN과 SN 사이의 연결성이 감소하는 것을 보여준다. 상이한 메커니즘을 사용한 정신과 치료에 따른 개선은 이러한 주요 네트워크 간의 연결 변경과도 관련이 있다. 예를 들어, 감정 조절(ER) 중심의 심리치료에 따른 치료 관련 개선은 SN과 DMN 사이의 연결성 변화와 관련이 있으며, 두 네트워크 모두 성공적인 치료 후 ECN에 대한 연결성이 증가했음을 보여준다. 비정상적인 SN 및 DMN 연결성이 치료에 따라 개선되는 우울증의 약리학적 치료 후 유사한 개선 패턴이 입증되었으며, 증상 클러스터(감정 및 체성), 항우울제 유형(노아드레날린성 및 세로토닌성) 및 변화된 연결성 패턴에 대한 차별적 개선도 나타났다. 이러한 발견은 ECN과의 연결성 향상이 인지 제어(SN 연결의 경우)의 행동 개선 및 지나치게 자기 참조적인 처리(DMN 연결의 경우)의 감소와 관련이 있음을 보여주는 것으로 해석된다.
표 1
운동 훈련 및 정신 건강 결과와 관련된 대규모 뇌 네트워크
현저성 네트워크 (SN)
집행 제어 네트워크(ECN)
기본 모드 네트워크(DMN)
신경 회로(네트워크 허브)
전방 섬, 전장 ACC, 편도체, 복부 선조체
등측 PFC, 등쪽 ACC, 후방 정수리 피질
후방 대상 피질, 복측 PFC, 각 이랑
신경 행동/인지 과정
기능: 목표 지향적 행동 참여, 보상 민감화, 활력, 갈등 해결, 동기 부여 학습, 인터셉션
기능 장애: 탈억제, 무관심, 혐오적인 인터셉티브 단서의 통합 불량
기능 :인지 제어, 작업 기억, 세트 유지 관리, 작업 모니터링 및 업데이트,인지 유연성, 경계, 메타인지
기능 장애 : 실행 기능 장애, 인내, 계획 및 시간 관리 장애, 부주의
기능: 자기 참조
처리, 일화 기억 및 자서전 검색, 의미 기억, 내부 표현 및 가치 기반 의사 결정
기능 장애: 사회적 인지 장애, 기억 장애, 언어 실증
신경 전달 물질 시스템
노르에피네프린, 도파민
도파민, 가바
세로토닌, 아세틸 콜린, 글루타메이트
인지 테스트 아날로그
스트룹 간섭, 고노 고/플랭커 작업, 아이오와 도박 작업, 언어 유창성
트레일 만들기 테스트, 위스콘신 카드 정렬 테스트, 하노이 타워, 숫자 스팬, 정신 산술
논리적 기억 테스트, 캘리포니아 언어 학습 테스트, Benton 시각 기억 테스트, 보스턴 명명 테스트
행동적/심리적 과정
기능 : 접근 지향적 대처, 작업 인내, 공감
기능 장애 : 무감각증, 반추, 충동, 회피 행동
기능: 인지 유연성, 피드백에 대한 적응, 유연한 주의 기능 장애: 융통성 없는 행동 반응, 부주의
기능 : 규제 된 영향, 사회적 민감성, 적절한 자기 상황
기능 장애 : 열악한 영향 조절, 일반화 / 자기 참조 기억
운동 훈련 관련성 (단계)
초기 훈련 참여, 자기 조절 기술 습득, 강화 단서에 대한 민감성, 혐오스러운 신체적 단서 조절에 중요
자기 규제 기술 일반화, 운동 유지, 유연한 대응 패턴, 자기 강화 전략 조정, 진행 상황 모니터링, 비상 관리에 중요
재발 예방, 새로운 기술 통합, 심리사회적 스트레스 요인 관리를 위한 정서적 통제, 행동 유지를 위한 자기 참조 지식 사용에 중요
MDD, 양극성, 정신 분열증, 전두측두엽 및 혈관성 치매, ADHD, 자폐증을 포함한 대부분의 정신과 적 상태에서 중단됩니다.
기억 상실성 MCI, 알츠하이머 병, MDD, 사회 불안 장애 및 간질을 포함한 여러 상태에서 중단됨
ACC, 전방 대상 피질; ADHD, 주의력 결핍 / 과잉 행동 장애; BPD, 경계성 인격 장애; GABA, 감마-아미노부티르산; GAD, 범불안 장애; MCI, 경미한인지 장애; MDD, 주요 우울 장애; 강박 장애, 강박 장애; PFC, 전두엽 피질; PTSD, 외상 후 스트레스 장애.
운동 훈련 후 체적 변화는 전두엽 피질 (PFC), 피질 하 및 근심 측두엽 뇌 구조에서 가장 일관되게 관찰되었으며, 치아 이랑에서 가장 일관된 변화가 나타났습니다. 근심 측두엽 (MTL)은 알츠하이머병과 같은 신경 퇴행성 질환 과정에 특히 취약하지만, 운동은 중년 및 노인 샘플 모두에서 이 뇌 영역의 부피를 증가시키는 것으로 보입니다. 예를 들어, 노인의 중간 강도 훈련은 6개월에서 12개월로 용량 반응 개선으로 해마 부피를 증가시켜 다른 뇌 영역의 체적 증가없이 규범적 신경 퇴행성 변화 (매년 1-2 %)를 상쇄합니다. 우울증 환자로부터 신경 영상 데이터를 수집하는 몇 안 되는 운동 시험 중 하나에서 우울 증상은 30%의 중도 탈락률과 유의한 치료 그룹 혜택의 부족에도 불구하고 MTL 볼륨 증가 및 언어 기억력 향상과 병행하여 개선되었습니다.
대부분의 무작위 대조 시험 (RCT)은 MTL 뇌 영역에 초점을 맞추었지만, 특히 SN 및 ECN 기능에 중요한 PFC 및 두정엽 영역에서 백질 변화도 보고되었습니다. 1년간의 훈련 개입에서 Voss와 동료는 PFC에서 백질 무결성의 미세 구조 매개 변수의 개선을 입증하여 MTL 뇌 영역의 개선과 병행했습니다. 유사하게, LOOK-AHEAD 당뇨병 시험 참가자에 대한 12-28년 추적 검사에서 라이프 스타일 중재 그룹은 9% 낮은 심실 부피와 비교해 50% 낮은 백질 고강도 부피를 보여주었습니다. 우리는 최근 에어로빅 운동이 51주 치료 후 백질 고강도 진행을 안정화한 우울증이 있는 성인의 파일럿 연구에서 병렬 결과를 보고했습니다. 특히, 예비 증거는 저항 훈련 후 유사한 개선을 시사하며, 참가자들은 PFC 백질 부피와 집행 기능의 개선을 보였다.
연결 변화에 대한 운동 훈련의 효과는 근본적인 행동 변화에 대한 기능적 중요성을 설명함으로써 구조적 마커에 관한 연구를 확장합니다. 현존하는 연결 연구는 DMN 뇌 구조의 체적 변화와 무관하게 SN 및 ECN 신경 회로에 영향을 미치는 큰 영향을 시사합니다. 예를 들어, 급성 운동은 DMN 기능을 선택적으로 및 적응적으로 억제하는 SN 및 ECN 뇌 영역의 향상된 능력에 의해 나타난 바와 같이 DMN 내에서 효율성을 향상시키고 네트워크 간의 기능 변조를 향상시키는 것으로 나타났습니다. 인지 제어의 행동 마커의 병렬 개선과 함께, 몇몇 RCT는 운동 훈련이 임상적으로 중요한 신경회로의 연결성을 향상시킬 수 있다고 제안했으며, 일부는 뇌 연결성 마커가 번역 바이오마커로서 가장 중요하다고 제안합니다. 운동 훈련에 대한 이전의 무작위 시험은 ECN 및 DMN 연결성 마커를 개선하고 그에 상응하는 행동 개선을 제안한다. 예를 들어, Voss와 동료들은 노인들 사이에서 12개월간의 유산소 운동 프로그램이 ECN과 DMN 연결성을 향상했으며 그에 상응하는 집행 기능이 향상되었음을 발견했습니다. 특히 DMN은 운동 훈련에 대한 반응성 뿐만 아니라 우울증, 특히 LLD의 발병기전에 널리 연루되어 광범위하게 연구되었습니다. 또한, 점점 더 많은 연구가 중단된 연결성에 대한 더 큰 기준선 증거가 인지 제어 마커의 후속 행동 개선을 예측한다는 것을 시사합니다. 기분 개선에 대해서도 유사한 결과가 보고되었으며, DMN과 ECN의 연결성 변화는 우울증이 있는 성인의 치료 결과 저하 및 인지 기능 장애 증가와 관련이 있습니다.
관찰된 연결성 변화는 또한 신경 전달 물질 시스템, 특히 신경 조절 경로 (도파민, 노르에피네프린 및 (세로토닌))의 향상에 기인 할 수 있습니다.
이 주장은 운동 후 신경 행동 개선이 도파민성 파괴로 먼저 영향을 받는 집행 기능에서 가장 크다는 것을 시사하는 많은 양의 간접적인 증거에 의해 뒷받침됩니다. 또한, 파킨슨병, 주의력 결핍 / 과잉 행동 장애 및 양극성 장애를 포함하여 기능 장애가 있는 도파민성 / 노르에피네프린 기능 장애가 있는 이질적인 인구에서 병행인지 개선이 관찰되고 운동 관련 도파민 생성 증가. 세로토닌 시스템의 조절은 또한 기분 관련 변화에 대한 급성 운동 훈련의 효과에 중요한 기계론적 역할을 하는 것으로 널리 가정되어 있으며, 적어도 하나의 이전 시험에서 유산소 훈련의 강도가 높을수록 혈장 5-HT 수준이 증가하여 반응 억제 개선과 관련이 있음을 입증했습니다. 종합하면, 이러한 데이터는 모노 아민의 향상된 생산 및 합성이 개선된 영향 조절 및 인지 제어의 중요한 구성 요소이며, 둘 다 자기 조절을 강화한다는 것을 시사합니다.
운동 훈련: 행동 메커니즘
인지 및 정서적 반응의 직접적인 조절 외에도 운동 훈련은 정신 건강을 향상하는 적응 행동 반응의 학습을 촉진 할 수 있습니다(그림 1). 자율 규제 능력으로 광범위하게 공식화됩니다. 자기 조절은 방대하지만, 변화의 초 진단 메커니즘인 ER과 인지제어를 포함합니다. 행동 변화의 과학 이니셔티브와 일관되게, 이러한 메커니즘은 다양한 분석 수준에서 평가 가능하고 일관성이 있어야 하며(즉, 행동 메커니즘의 변화는 신경생물학적 변화와 일치해야 함) 확장하여 상호 촉진적일 수 있으므로 하나의 변화가 다른 하나에 영향을 미칩니다. 이전 연구에서 감정과 감정의 조절을 조사했지만, 영향 조절은 전통적으로 자기 조절을 위해 감정이나 감정 표현의 조절로 정의되었습니다. 영향 규제는 또한 전통적으로 ER과 비교하여 집행 기능과 더 밀접하게 관련되어 있습니다.
심리적 및 신경인지 메커니즘을 단일 모델에 통합하는 예는 거의 없습니다. 한 가지 가능한 예외는 자기 시스템 이론 (SST)입니다. SST에 따르면, 많은 심리적 장애는 목표 추구의 누적 또는 치명적인 실패로 인해 발생합니다. SST는 우울증에서 가장 널리 사용됐으며, 자기 조절 결핍이 있는 우울한 성인들 사이에서 기존의 치료법보다 우수합니다. 그러나 PA 및 정신 건강에 대한 기계론적 연구와 병행하는 SST의 중요한 개념적 요소는 심리적 기능과 신경 생물학적 비효율성을 통합하여 개인 내의 잠재적인 자기 조절 실패에 이바지한다는 것입니다. 정신 건강에 대한 운동의 차별적 영향은 둘 사이의 효과적인 시너지 효과 부족으로 인해 발생할 수 있습니다. 이 개념은 중재가 누구를 위해 어떤 조건에서 효과가 있는지 이해하고 치료를 조정하는 데 중요 할 수 있습니다.
운동 중재를 정신 건강과 연결하는 특정 행동 메커니즘에는 규제 (예 : 각성 용인 및 조절) 및 인지 (예 : 행동에 대한 인지적 통제를 행사하고, 주의를 유지하고, 환경적 요구에 맞도록 주의 및 행동 반응을 유연하게 이동), 이는 정신 건강에 직접적으로 영향을 미칠 수 있으며 자기 효능감 증가를 통해 . 운동은 또한 개인적으로 의미 있거나 보람이 있는 활동에 대한 참여 증가 및 보상 민감성 또는 개선된 체력 (예: 더 적합한 느낌, 개선된 신체 이미지)을 통해 보상 중요성을 강화할 수 있습니다. 행동 메커니즘은 다음과 같이 변화의 신경학적 영역과 광범위하게 일치합니다.
그림 3.
운동 훈련이 정신 건강 결과를 향상하는 행동 메커니즘의 개념적 모델.
감정 조절/경험적 회피
운동이 기분에 미치는 영향은 스트레스를 많이 받는 생활 상황에서 기분을 급격히 향상하고 정서조절(ER)을 개선함으로써 운동을 정신 건강과 연결하는 가장 널리 연구된 메커니즘 중 하나입니다. 수용 및 헌신 치료 및 변증법적 행동 치료와 같은 새로운 인지 행동 치료(CBT)는 변화의 핵심 메커니즘으로 정서조절의 어려움을 목표로 합니다. ER은 감정의 인식과 명확성뿐만 아니라 감정의 수용과 감정적 반응을 조절하는 능력을 포함하는 다차원 구조입니다. 중요한 문헌에 따르면 정서조절의 어려움은 정신 건강 문제와 관련이 있으며 정서조절의 개선은 더 나은 정신 건강과 일치합니다. 더 작은 문헌은 결과를 전향적으로 예측하는 이러한 프로세스의 개선을 보여줍니다. 원치 않는 생각과 감정에 대한 경험적 회피 및 회피 대처 (즉, 생각 / 감정을 피하거나 억제하려는 노력)는 특히 해롭고 불안 장애 (공황 장애 포함), 우울증, 약물 남용 및 외상 후 스트레스 장애 (PTSD)의 발달 및 유지에 이바지합니다. 과잉 경계, 내부 단서에 대한 반응적 또는 충동적 반응, 감정 표시의 어려움(무독증 또는 열악한 인터셉티브 인식)과 관련된 문제도 정신 장애, 특히 PTSD, 경계성 인격 장애 및 섭식 장애와 관련이 있습니다.
운동은 부정적인 영향이나 높은 수준의 각성을 견딜 수 있는 개인의 능력을 향상할 수 있습니다. 예를 들어, 고강도 운동은 불안을 모방하는 자율 각성을 유도합니다. 운동하는 동안 개인은 위협적이지 않은 맥락에서 이러한 감각을 경험하며, 혐오스러운 인터셉티브 단서가 예상 될 뿐만 아니라 효과적인 참여를 나타낼 수 있습니다. 이것은 불안과 새로운 연관성을 형성하고 회피 / 탈출 반응을 억제하면서 인터셉티브 감각을 견딜 수 있는 능력을 증가시킬 수 있습니다. 참가자는 또한 페이스 호흡과 같은 각성을 조절하는 기술을 배울 수 있습니다. 운동 훈련, 특히 고강도 인터벌 트레이닝 및 저항 훈련은 또한, 보다 장기적인 목표(예: 피트니스)를 추구하는 데 일시적인 불편함을 유발합니다. 장기적인 이득을 위해 단기간의 불편 함을 허용하는 능력은 충동 조절에 필수적입니다. 몇 주 동안 반복되는 운동 훈련과 점진적인 강도 적정은 참가자가 잠재적으로 고통스러운 내부 경험에 숙달하도록 돕는 데 특히 효과적일 수 있습니다. 따라서 운동은 점진적 노출을 통한 탈감작 기술을 사용하는 기존의 심리 치료 패러다임과 유사하게 훈련의 맥락에서 반응 예방과 점진적 노출을 통합 할 수 있습니다. 다양한 임상 인구를 대상으로 한 연구에 따르면 유산소 훈련은 불안과 불안 민감성을 감소시킵니다. 실제로, 운동 훈련 후 활성화 및 기능이 향상된 대부분 뇌 영역은 DMN 경로 내의 정서적 반응성, 특히 복측 PFC와 피질 하 및 섬 뇌 영역 내에서의 반응성 조절에서 중요성으로 잘 알려져 있습니다. 영향 반응성 감소는 건강에 해로운 회피 또는 정서적 반응 억제의 필요성을 감소시킬 것으로 예상됩니다.
별도의 연구 라인은 의도적인 체중 감량 환경에서 운동 훈련 후 도발적인 자극에 대한 정서적 반응성의 변화를 조사했습니다. 이 연구는 행동 훈련 운동이 특히 복부 선조체와 insula에서 두드러진 음식 단서에 대한 참가자 SN 반응성을 감소시킬 수 있음을 시사합니다. 크로스 오버 디자인을 사용한 유사한 연구에서 습관적인 운동가들 사이에서 60 분의 운동은 푸 타멘 및 섬 주위 뇌 영역의 활성화를 고 에너지 음식 신호로 감소시켰다. 유사하게, Cornier와 동료는 체중 감소가 6개월 간의 운동 시험 후 과체중 / 비만 성인의 섬 활성화 감소와 관련이 있음을 발견했습니다. 종합하면, 이 연구는 운동이 음식 단서의 정서적 반응 / 현저성을 감소시켜 충동을 조절하거나 식습관을 조절하는 능력을 증가시킬 수 있음을 시사합니다. 음식 반응의 증가된 조절은 또한 충동 조절 및 자기 조절 능력을 배양하는 데 더 광범위한 영향을 미칠 수 있으며, 이는 물질 사용 위험 감소, 행동 충동성 및 정신 건강 기능의 전반적인 개선에 중요합니다.
인지 제어/유연성
운동 훈련 프로그램에는 종종 중재 전달의 맥락에서, 특히 가정 기반 훈련 패러다임의 경우 행동 변화 전략이 포함됩니다. 행동 변화 전략에는 목표 설정, 활동 계획(행동 활성화 포함), 적응형 문제 해결, 피드백 제공 및 자기 모니터링과 같은 행동 자기 조절 기술을 포함하며, 이 모든 것이 기존 CBT의 핵심 요소와 겹칩니다. 이러한 전략이 정신 건강 상태를 가진 개인의 행동 시험에서 활용되면 적극적인 치료 역할을 할 가능성이 크며 치료 개선을 부분적으로 설명 할 수 있습니다. 아래에 자세히 설명하고 있듯이 효과적인 행동 참여와 자기 모니터링은 우울증과 불안이 있는 개인에게 자주 손상됩니다. 따라서 이러한 기술 세트를 배양하는 중재는 운동 적정 및 유지 서비스에서 임상적으로 관련된 기술 영역의 경험적 실습 기회를 제공할 수 있습니다.
기존의 운동 훈련 프로그램은 참가자들에게 운동 참여 및 유지를 최적화하기 위해 구체적이고, 측정 가능하며, 달성할 수 있고, 현실적이고, 시기적절한(SMART 목표) 목표를 식별하고 구현하도록 가르칩니다. SMART 목표를 설정하고, 목표를 향해 노력하고, 반복적인 진행 상황을 평가하는 과정을 통해 참가자는 자신에 대한 현실적인 기대치를 키우고 행동 통제 감각을 내면화합니다. 현실적인 목표 설정 및 달성은 또한 자제력을 높이고, 선택 의지를 늘리고, 자아 개념과 새롭고 긍정적인 연관성을 확립함으로써 응급실에 이바지합니다. 자체 모니터링 프로세스(행동 및 그 결과 추적)는 또한 부적응 행동 패턴을 식별할 뿐만 아니라 효과적인 행동을 식별하고 반복하는 더 큰 능력을 구축할 수 있습니다.
우울증과 불안을 포함한 여러 정신 건강 상태는 인지 유연성과 주의력 조절의 장애로 유명합니다. 어려움에는 열악한 설정 이동 능력(즉, 작업 간 전환 또는 피드백에 대한 응답 동작 변경의 어려움), 선택적 주의 및 산만함이 포함됩니다. 지속적인 주의력과 경계는 또한 많은 정신 건강 상태, 특히 우울증에서 손상되며, 환자는 장기간에 걸쳐 목표 지향적 목표에 대한 참여를 유지하는 데 어려움을 겪습니다. 반추 또는 과도한 걱정과 같은 경쟁적인 인지 과정은 효과적인 작업 수행에서 주의를 돌리고 정서적 고통을 증가시킬 수 있습니다.
인지 유연성과 실행 기능을 포함한 인지 제어 영역의 장애는 행동 치료 결과와 반복적으로 연관되어 있습니다. 유사하게, 인지 유연성과 실행 기능을 향상하는 행동 치료는 우울증과 불안 결과에 유리하게 영향을 미치는 경향이 있습니다. 예를 들어, 인지 유연성은 마음 챙김 기반 스트레스 감소의 추정 치료 메커니즘으로, 훈련 후 ECN 뇌 영역 내에서 휴식 상태 연결성을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 위에서 언급했듯이 운동 훈련은 실행 기능 과 ECN 뇌 영역 내의 연결성에 우선적으로 유리한 효과가 있는 것으로 보입니다. 특히, 인지 통제가 좋지 않은 것은 부적절한 PA 유지의 강력한 예측 인자이기도 하며, 이는 인지 통제가 좋지 않으면 PA 참여를 위한 자기 조절 기술의 초기 습득과 시간이 지남에 따라 유지를 위한 이러한 기술의 활용 모두에 장벽이 될 가능성이 있음을 시사합니다.
몇 가지 새로운 CBT는 비생산적인 정신 활동에 대한 참여를 줄이고 현재 순간에 있을 수 있는 능력을 향상하기 위해 마음 챙김을 가르칩니다. 운동 훈련 프로그램은 특히 운동이 충분히 어려운 경우 현재에 주의를 기울이고 유지하는 능력을 향상할 수 있습니다. 이 경우 활동에 효과적으로 참여하려면 작업에 대한 완전한 관심과 좁아진 자극 세트(예: 호흡 및 호흡 속도 조절 능력)에 대한 인식이 필요합니다. 이러한 행동 메커니즘은 아래에 자세히 설명 된 바와 같이 일부 자극 (위에서 설명)의 현저성 및 보상 강화의 신경 생물학적 매개 감소와 함께 변경될 수 있습니다.
자기 효능감
개인의 자기 조절 행동은 또한 자기 효능감에 대한 겹치는 영향을 통해 정신 건강 기능에 중요합니다. 광범위하게 정의된 자기 효능감은 구체적이고 개인적으로 중요한 목표를 달성할 수있는 능력에 대한 개인의 자신감을 나타냅니다. PA에 대한 더 큰 참여는 신체 이미지 및 신체적 삶의 질 향상과 관련된 운동 자기 효능감을 증가시키고 시간이 지남에 따라 지속적인 PA 유지 가능성을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 또한, 위에서 검토한 많은 영역은 성과 달성 모니터링, 행동 모델링, 사회적 설득 및 생리적 상태의 적응적 해석을 포함하여 향상된 자기 효능감의 주요 개념적 요소와 밀접하게 일치합니다. 최근의 메타 분석 종합은 운동 중재가 청소년 및 성인 코호트 (ES = 0.59)에서 자기 효능감에 적당히 큰 개선을 제공한다는 것을 시사한다. 행동 변화 전략의 총 수는 사용된 특정 전략에 관계없이 개선된 PA와 가장 강력한 연관성을 보여줍니다.
강화/보상
강화 또는 적응 보상의 빈곤은 부정적인 영향 (예: 우울증)을 증가시키거나 긍정적인 감정을 증가시키기 위한 부적응 행동 패턴의 발달 (예: 약물 남용)으로 이어질 수 있습니다. 행동 활성화를 통한 우울증 치료 메커니즘으로서 강화제/보상 증가에 대한 광범위한 문헌이 있습니다. 수용 및 헌신 치료와 같은 최신 CBT는 행동 활성화를 특히 개인 가치와 연결하며, 이는 강화 가치를 높이거나 확립 작업의 기능을 수행하거나 활동 참여를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 행동 활성화에는 종종 운동이나 다른 형태의 PA가 포함되므로 긍정적인 강화의 기회를 늘리고 손실과 보상에 대한 현실적인 기대치를 키울 수 있으며, 둘 다 정신 건강을 향상할 수 있습니다. 또한, 보상 민감도의 개인차는 습관적 PA 및 유지 관리의 자기 강화 특성과 관련된 PA의 중간적이고 긍정적인 결과 (예: 기분 또는 체력 향상)에서 관찰된 이질성 일부를 설명 할 수 있습니다.
역기능 보상 민감도는 우울증의 위험을 증가시키는 핵심 기능이며 많은 치료적 개입의 실행에 대한 주요 장벽으로 작용합니다. 운동 훈련은 도파민 기능을 증가시켜 보상 민감도를 향상하는 것으로 가정되었습니다. 목표 지향적 행동에 초점을 맞추면 복측 PFC 및 복부 선조체 내에서 하향식 활성화를 강화하고 스트레스가 많은 활동 중에 섬 및 편도체 활성화를 하향 조절하는 것으로 나타났습니다. 습관성 PA에 종사하는 개인은 급성 운동 훈련 후 앉아있는 사람들과 비교하여 중요한 도파민 허브인 복부 선조체의 차별적인 활성화를 보여줍니다. 습관적인 PA에 익숙한 개인은 또한 앉아있는 상대에 비해 향상된 보상 시스템 기능을 보여주며, 이는 체력에 따라 다르지 않은 것으로 보입니다.
맞춤형 치료를 위한 향후 방향
운동을 정신 건강과 연결하는 신경학적 및 행동적 메커니즘과 이들이 시너지 효과를 발휘하여 결과를 생성하는 방법을 명확하게 지정하는 것은 훈련 참여를 강화하고 개인 또는 개인 그룹의 결과를 최적화하기 위한 운동 프로그램 설계에 영향을 미칠 수 있습니다. 기존의 신경 생물학적 차이는 운동 중재가 효과적으로 참여하는 정도를 설명하거나 운동 훈련의 맥락에서 간접적인 혜택 메커니즘을 제안 할 수 있습니다. 반복되는 측정 및 네트워크 분석은 아마도 상호 촉진적인 요소 간의 연관성을 푸는 데 도움이 될 수 있습니다.
위에서 검토한 바와 같이, 신경 가소성의 신경생물학적 마커와 자기 조절 기능의 행동 마커는 모두 미래의 운동 훈련 패러다임 개발에 관련성이 있습니다. 향후 연구에서는 중재 참여를 최적화하기 위해 신경 가소성의 표현형 마커를 중재 개발에 통합해야 합니다. 예를 들어, 무딘 보상 민감도를 가진 개인은 초기 운동 참여에 어려움을 겪을 수 있으므로 감독된 훈련 프로그램에 적절하게 참여하거나 완료할 가능성이 작습니다. 이러한 개인은 활동의 더 점진적인 적정, 훈련 세션 전에 동기 부여 프라이밍 또는 외부 소스를 사용한 보상 강화 단서의 향상으로부터 이점을 얻을 수 있습니다. 유사하게, 인지적 유연성 및 / 또는 실행 기능 장애의 증거가 있는 개인은 운동 유지에 어려움을 겪을 수 있으며 더 큰 외부 규제 지원 (예: 구조화된 수업 또는 배우자와의 운동) 또는 최적의 ER을 위한 지속적인 PA의 가능성을 높이기 위해 추가 자가 관리 훈련을 받는 것이 도움이 될 수 있습니다.
향후 연구에서는 또한 치료 참여의 기준 예측 인자와 치료 개선 메커니즘으로서 시간에 따른 참가자 간의 자기 조절 기술의 개인차를 체계적으로 평가하고 정량화해야 합니다. 기준선에서 자기 조절 기술의 개인차를 지정하면 효과적인 치료 매칭 (성공할 가능성이 더 큰 운동 프로그램 또는 기술 결핍을 해결하고 전반적인 건강과 웰빙을 개선할 가능성이 더 큰 프로그램에 개인을 일치하거나 결과를 최적화하기 위해 기존 개입을 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 영향을 조절하는 데 어려움을 겪는 개인은 정서적 또는 인터셉티브적 불편 함을 피하는 경향이 있으며, 고통스러운 과거 경험이나 각성이 위험하다는 부정확한 믿음으로 인해 각성에 대한 민감도가 증가 할 수 있습니다. 정확한 기원에 관계 없이 이러한 행동 경향은 활동의 차별적 적정, 산만 기술의 더 많은 사용 또는 인터셉티브 단서에 대한 자기 참조 주의에 지나치게 의존하지 않는 외부 생체 인식 소스(예: 심박수)를 기반으로 한 적정을 위한 자체 모니터링의 필요성을 시사합니다. 이 참가자들은 또한 혐오스러운 단서를 피하거나 피하려는 충동에 저항하거나 시간이 지남에 따라 점차 확장될 수가 있는 관용의 기간에 지속할 수 있도록 각성을 조절하는 전략을 사용하여 숙달을 얻도록 훈련받을 수 있습니다.
또한, 향후 RCT는 더 나은 정신 건강 결과를 달성하기 위해 신경 가소성 프라이밍의 상대적 중요성을 결정하기 위해 최적화 설계를 사용하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 우울증을 치료하기 위해 순차적 무작위 배정을 사용하는 RCT는 연결성 또는 실행 기능 변화에 따라 참가자를 다시 무작위 배정 할 수 있으며, 이는 치료 반응성의 중간 마커로서 향상된 신경 가소성을 시사한다. 유사하게, 운동 유지 관리를 조사하는 시험은 사회적 지원의 통합 또는 운동 훈련 장비에 대한 더 큰 접근을 포함하여 자기 규제 능력이 낮은 개인들 사이에서 외부 지원 전략을 제공함으로써 이점을 얻을 수 있습니다. 이러한 개인은 행동 수정을 스스로 시작하거나 운동 유지를 위해 행동 반응을 유연하게 조정할 가능성이 작아 결과에 대한 추가 환경 지원이 중요합니다.
결론
결론적으로, 유산소 및 저항 운동 훈련은 정신 건강 상태, 특히 우울증과 불안의 치료 및 관리에 대해 약속을 하고 있습니다. 새로운 증거는 근본적인 신경 가소성의 변화가 이질적인 치료 이점을 설명하는 중요한 개인차일 수 있음을 시사합니다. 또한, 기준선 또는 중재 관련 변화에서 신경 가소성의 근본적인 개인차는 정신 건강에 필수적인 행동 자기 조절 기술을 개발하고 유지하는 개인에게 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 요인들은 시너지 효과를 발휘하여 정신 건강에 대한 운동의 장기적인 영향을 예측하는 “선순환”을 만듭니다. 운동을 정신 건강 개선과 연결하는 신경 생물학적 및 행동 메커니즘을 명확하게 지정함으로써 치료 효과를 최적화하고 최대 이익을 위해 훈련 접근법을 개인화 할 수 있습니다.
