Utilizzando la tecnologia della risonanza magnetica, sono state effettuate mappe del CBV nel tempo nella formazione ippocampale di esseri umani sottoposti ad intenso esercizio fisico. Come nei topi, l'esercizio fisico è risultato avere un effetto primario sul CBV del giro dentato, e le modifiche del CBV sono state trovate in correlazione selettivamente con le funzioni cardiopolmonari e cognitive.
Stabilito che il CBV del giro dentato fornisce un correlato di neurogenesi indotta dall'esercizio sui roditori, si è testato se quest'ultimo effetto fosse osservabile anche nell'uomo. Le mappe del CBV dell'ippocampo umano sono state generate utilizzando l'approccio MRI precedentemente riportato, specificamente pensato per l'imaging dell'ippocampo dei primati, come mostrato da Small e collaboratori83.
Undici volontari sani di età media 33 anni (21-45 anni; due maschi e nove femmine) che erano al di sotto della media del fitness aerobico secondo i criteri dell'American Heart Association (VO2max <43 per gli uomini, <37 per le donne), le 11 persone hanno partecipato allo studio, completando un regime di 3 mesi di esercizio aerobico con la frequenza di quattro volte a settimana, ogni sessione di allenamento durava un'ora, all'inizio 5 minuti di riscaldamento a bassa intensità su un treadmill (tapis-roulant), o una cyclette, poi 5 minuti di stretching, e 40 minuti di esercizio aerobico, infine 10 minuti di defaticamento e stretching. Durante i 40 minuti di lavoro aerobico ai soggetti è stato permesso di scegliere se pedalare su un cicloergometro, correre su un treadmill, salire su uno stairmaster (simile allo stepper), oppure usare una macchina ellittica. Il VO2max è stato misurato con un test su Ergoline 800S, un cicloergometro elettrofrenato.
Ogni soggetto comincia ad esercitarsi a 30 watt per 2 minuti, e il lavoro aumentava continuamente ogni 2 minuti di 30 watt fino a raggiungere il VO2max (quoziente respiratorio >=1.1, accrescimento della ventilazione senza concomitante incremento del VO2 - massimo della FC precalcolata, e/o la fatica volontaria). La ventilazione per minuto è stata misurata con un pneumotachimetro connesso ad un modulo trasduttore. La percentuale di O2 e CO2 espirata è stata misurata con l'uso di un analizzatore di O2 paramagnetico e un analizzatore di CO2 ad infrarossi connessi ad un sistema computerizzato. Mappe del CBV ippocampale sono state generate prima e dopo il periodo di esercizio con MRI.
I valori di CBV sono stati misurati in modo affidabile per tutte le subregioni dell'ippocampo.
Rispetto agli esperimenti sugli animali, negli esseri umani è impossibile controllare la differenza interindividuale nella attività fisica eseguita durante la vita quotidiana. Pertanto, prima e dopo l'esercizio fisico, è stato misurato il volume massimo del consumo di ossigeno (VO2max), la miglior misura standard di capacità aerobica associata all'esercizio, come dimostrato da Mitchell e collaboratori87 e Wagner88, per quantificare le singole differenze nel livello di esercizio. I ricercatori hanno poi sottoposto i volontari ad una serie di test cognitivi per valutare la presenza di eventuali effetti sulla memoria e su prestazioni generalmente attribuite all'attività di reti neuroniche che hanno il loro fulcro nell'ippocampo.
I test cognitivi sono stati effettuati con una versione del Rey Auditory Verbal Learning Test, Rey89, modificato per aumentare variabilità nelle prestazioni della memoria dichiarativa tra giovani adulti sani. Venti parole correlate semanticamente o fonemicamente sono state presentate su più di tre prove di apprendimento in cui l'amministratore del test leggeva l'elenco di parole e il soggetto ha liberamente ricordato il maggior numero di parole possibili. La somministrazione delle tre prove di apprendimento è stata immediatamente seguita da un processo di apprendimento di una lista di distrattori e poi una breve rievocazione libera della lista iniziale.
Dopo un periodo di pausa di 90 min, ai soggetti è stato chiesto di ricordare le parole liberamente dalla lista iniziale e poi di recuperare gli elementi liberamente dalla lista dei distrattori. Dopo una pausa di 24 ore, i soggetti sono stati contattati per telefono e gli e stato chiesto di richiamare liberamente elementi dalla lista iniziale e poi dalla lista distrattori. Sono stati quindi sottoposti a una scelta forzata di riconoscimento in cui essi erano tenuti ad individuare le 20 parole del primo processo di apprendimento tra parole correlate semanticamente o fonemicamente, così come le parole del processo disturbatore.
Infine, una prova di memoria sorgente è stata somministrata in cui ai soggetti è stata letta una lista contenente solo parole dalla lista iniziale di apprendimento e dalla lista distrattori ed è stato chiesto di individuare da quale elenco ogni parola è venuto. Due forme di apprendimento verbale della prova sono state create, e la somministrazione dell'ordine è stata controbilanciata. Come in precedenti studi, si misurarono le parole correttamente ricordate della prima prova del primo apprendimento, il numero medio di parole ricordate in tutte le tre prove di apprendimento, il numero di parole dagli apprendimenti iniziali che sono stati correttamente richiamati dopo una breve pausa di 5 min, il numero di parole dalla prova iniziale di apprendimento che sono state correttamente richiamate dopo una pausa di 90 min, il numero di elementi correttamente identificati sul processo di riconoscimento, e il numero corretto di oggetti identificati sul processo di memoria di origine., il cui design consente di testare la cognizione nei diversi processi di apprendimento e durante il richiamo in ritardo, il riconoscimento, e la fonte di memoria.
Il risultato ha dimostrato che maggiore era stata la neurogenesi (nel gruppo sottoposto ad esercizio fisico), più alto era il rendimento ai test cognitivi. È anche interessante notare che l'entità dell'effetto dell'esercizio sul CBV del giro dentato correlava esattamente e selettivamente con gli effetti sulle funzioni cardiopolmonare e cognitiva. I risultati di questo lavoro ci offrono uno strumento indiretto ma prezioso per misurare la neurogenesi umana in vivo e per proseguirne lo studio del suo andamento per effetto di eventi fisiologici e patologici.