The positive effects of physical fitness on cognitive function in elderly individuals: lessons from the elite masters athletes

Cognitive decline is one of the greatest concerns of aging, affecting adults aged 75 years and older (Canadian Institutes of Health Research, 2010). As the proportion of seniors (> 65 years) continues to increase more rapidly than any other age group, the number of cases of cognitive impairment will continue to rise, reaching epidemic levels and placing an enormous burden on the health care system. Physical activity (PA) has been studied as a behavioural factor that has positive effects on age-related cognitive decline. Recent evidence shows that cognitive decline is lower in those who better maintain muscle strength and aerobic fitness with aging (Bherer, Erickson, & Liu-Ambrose, 2013; Colcombe & Kramer, 2003; Heyn, Abreu, & Ottenbacher, 2004; Spirduso & Clifford, 1978); however, the underlying mechanisms responsible for enhancing cognitive function with PA are still unclear. While there is a great amount of information gathered on age-related cognitive decline, there is a notable lack of knowledge on this topic in the older age groups (> 75 years) - where age-related cognitive impairment is so prevalent. The study presented in this thesis is unique because we investigated the relationship between cognitive decline and physical fitness in elderly (> 75 years) study participants. Furthermore, this is one of the only studies to investigate both cognitive and physical function in elderly world-class Masters Athletes (MA). MA are exceptional individuals who maintain higher-than-average PA levels compared to age-matched counterparts, and who train and compete in a variety of sport competitions well into advanced age. As such, the aim of this study was to gain a better understanding of the relationship between cognitive function and physical fitness in a population most susceptible to age-related cognitive decline. We recruited 15 MA and 14 age-sex matched non-athlete controls (NAC) to undergo detailed investigations of physical fitness (maximal aerobic capacity (VO2max), peak isometric quadriceps strength, and PA levels), cognitive function (global cognitive function, processing speed and attention, learning and memory, language and verbal fluency, and mental flexibility), and functional capacity (10-repetition chair stand). As expected, we found that MA demonstrated superior indices of cognitive function in areas of global cognitive function, processing speed and attention, and learning and memory, and this superior cognitive function was associated with markers of greater physical fitness (VO2max and PA levels). Based on our findings, it is clear that greater fitness levels can be beneficial for maintaining cognitive function in an elderly (> 75 years) population.La perte de fonction cognitive est l'un des plus grands enjeux du vieillissement, affectant les ainés Canadiens âgés de 75 ans et plus (Canadian Institutes of Health Research, 2010). La proportion de personnes âgées (> 65 ans) continue d'augmenter, et ce plus rapidement que tout autre groupe d'âge. Ainsi le nombre de cas de déficience cognitive continuera d'augmenter, atteignant des niveaux épidémiques et plaçant un fardeau énorme sur le système de santé. L'activité physique a été étudiée à titre de facteur comportemental ayant des effets préventifs sur la déficience cognitive liée à l'âge. Des données récentes montrent une atténuation de la déficience cognitive chez les individus ayant une plus grande force musculaire et une meilleure capacité aérobie (Bherer, Erickson, & Liu-Ambrose, 2013; S. Colcombe & Kramer, 2003; Heyn, Abreu, & Ottenbacher, 2004; Spirduso & Clifford, 1978); cependant, les mécanismes sous-jacents reliant l'amélioration de la fonction cognitive à l'activité physique sont encore mal connus. Malgré la grande quantité d'informations existante sur la déficience cognitive lié à l'âge, un manque notable de connaissances dans les groupes plus âgés (> 75 ans) subsiste, groupes chez lesquels la plus haute prévalence de déficience cognitive liée à l'âge est observée. Cette thèse présente une étude unique étudiant la relation entre la déficience cognitive et la condition physique chez des participants âgés de 75 ans et plus. De plus, c'est l'une des seules études investiguant, à la fois la fonction cognitive et la fonction physique chez des athlètes maîtres de classe mondiale âgés de plus de 75 ans. Les athlètes maîtres sont des individus exceptionnels maintenant des niveaux d'activité physique élevés comparativement à leurs homologues du même âge, ils s'entrainent et performent dans une variété de discipline sportive, et ce jusqu'à un âge avancé. Ainsi, l'objectif de cette étude était d'acquérir une meilleure compréhension de la relation entre la fonction cognitive et la condition physique chez le groupe d'âge le plus à risque faces aux déficiences cognitives liées à l'âge. Nous avons recruté 15 athlètes maîtres et 14 participants témoins non-athlètes à se soumettre à des analyses détaillées de la condition physique (capacité aérobie maximale, force du quadriceps, et niveau d'activité physique), fonction cognitive (fonction cognitive globale, vitesse de traitement et attention, apprentissage et mémoire, langage et fluidité verbale et flexibilité mentale) et capacité fonctionnelle (se lever d'une chaise). Comme anticipé, nous avons observé une fonction cognitive supérieure chez les athlètes maîtres (fonction cognitive globale, vitesse de traitement et attention et apprentissage et mémoire). Cette fonction cognitive supérieur était également associée aux composantes d'une meilleure condition physique (capacité aérobie maximale et niveaux d'activité physique). Nos résultats démontrent clairement qu'une condition physique supérieure peut être bénéfique pour le maintien de la fonction cognitive chez une population âgée de plus de 75 ans