Volumetric variations on Hippocampal Subfields due to Physical Activity: a high-resolution MRI study

Abstract

Physical activity produces cognitive and structural changes in the brain. It causes effects on vascularization, neurogenesis and cognition, and these effects are related to each others. Previous studies have shown that an important part of these effects occur in the hippocampal formation, in humans and non-human animal models. But the hippocampal formation is a nonhomogeneous structure divided in several subregions, due to their different cellular compositions and projections direction. The different impacts that exercise may play on the hippocampal formation’s subregions in humans is not well understood. In this study we examine the effects different types of regular physical activity have on hippocampal formation’s subregions volume. To this end, we make use of high-resolution T1 and T2 MRI acquisition, along with a new automated segmentation tool based on a computational atlas. We found a positive effect of regular occupational physical activity on the volume of DG and CA4 (hilus). In previous studies, increasing volume in the hippocampus has been accompanied by an enhancement of cognitive function, and less consistently, with human neurogenesis. Our results suggest that occupational activity is key in this increasing volume.

La actividad física produce cambios cognitivos y estructurales en el cerebro. Causa efectos sobre la vascularización, la neurogénesis y la cognición, y estos efectos están relacionados entre sí. Estudios previos han demostrado que una parte importante de estos efectos ocurren en la formación del hipocampo, en modelos humanos y animales no humanos. Pero la formación del hipocampo es una estructura no homogénea dividida en varias subregiones, debido a sus diferentes composiciones celulares y dirección de proyecciones. Los diferentes impactos que el ejercicio puede tener en las subregiones de la formación del hipocampo en los seres humanos no se comprenden bien. En este estudio se examinan los efectos que tienen los diferentes tipos de actividad física regular sobre el volumen de las subregiones de la formación del hipocampo. Para ello, utilizamos la adquisición de imágenes por resonancia magnética T1 y T2 de alta resolución, junto con una nueva herramienta de segmentación automatizada basada en un atlas computacional. Se encontró un efecto positivo de la actividad física ocupacional regular sobre el volumen de DG y CA4 (hilus). En estudios anteriores, el aumento de volumen en el hipocampo ha ido acompañado de una mejora de la función cognitiva, y menos consistente, con la neurogénesis humana. Nuestros resultados sugieren que la actividad ocupacional es clave en este creciente volumen.