Short- and long-term changes in cognitive function after exercise-based rehabilitation in people with COPD: A pilot study

Abstract

OBJECTIVES

To compare, in individuals with chronic obstructive pulmonary disease (COPD): 1) the effects of 12 weeks of continuous training at high intensity (CTHI), continuous training at the ventilatory threshold (CTVT) and high-intensity interval training (HIIT) on cognition; and 2) the maintenance of these effects at a 1-year follow-up.

METHODS

Participants were randomized to CTHI, CTVT, or HIIT and underwent 12 weeks of three times weekly training on cycle ergometers. Training intensity and duration were set based on group allocation. At program completion, all participants were given standardized exercise recommendations from the exercise supervisors, but no active maintenance intervention was offered. Assessments were made at baseline (week 0), program completion (week 12) and 1 year after baseline (year 1). Cognition was assessed with a neuropsychological testing battery and the Montreal Cognitive Assessment (MoCA).

RESULTS

In 36 participants (64% women, mean age: 67.5 ± 9 years) with moderate COPD (FEV₁: 59 ± 17% predicted), the 12-week effects of exercise training on cognition were small (Cohen’s d_z: −0.063-0.448). One exception was the Rey-O Complex Figure (copy), assessing visuoconstructive abilities, in which larger effects were detected, especially in participants with mild cognitive impairment at baseline (Cohen’s d_z = 1.122, 95% CI[0.406, 1.809]). Between intervention groups, results were heterogeneous. CTHI was the only group with medium-to-large effects in each cognitive domain. At year 1, gains and losses in cognition were seen across groups.

CONCLUSION

In COPD, 12 weeks of exercise training led to small changes in cognition, with heterogeneity between exercise protocols and across cognitive domains.

RÉSUMÉ

OBJECTIFS: Comparer, chez les personnes atteintes de maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) : 1) les effets de 12 semaines d’entraînement continu à haute intensité (ECHI), d’entraînement continu au seuil ventilatoire (ECSV) et d'entraînement par intervalles à haute intensité (EIHI) sur la cognition; et 2) le maintien de ces effets à un an de suivi.

MÉTHODES: Les participants ont été randomisés dans le groupe ECHI, ECSV ou EIHI et ont suivi 12 semaines d’entraînement trois fois par semaine sur des vélos ergomètres. L'intensité et la durée de l’entraînement ont été fixées en fonction de la répartition du groupe. À la fin du programme, tous les participants ont reçu des recommandations d'exercices standardisés de la part des superviseurs de l'exercice, mais aucune intervention de maintien de l’activité n'a été proposée. Les évaluations ont été effectuées au départ (semaine 0), à la fin du programme (semaine 12) et un an après le départ (année 1). La cognition a été évaluée avec une batterie de tests neuropsychologiques et le Montreal Cognitive Assessment (MoCA).

RÉSULTATS: Parmi les 36 participants (64 % de femmes, âge moyen : 67,5 ± 9 ans) atteints de MPOC modérée (VEMS : 59 ± 17% prévu), les effets de 12 semaines d'entraînement physique sur la cognition étaient faibles (d de Cohen : − 0,063 - 0,448). Une exception était la figure complexe de Rey (copie), évaluant les habiletés visuo-constructives, dans laquelle des effets plus importants ont été détectés, en particulier chez les participants présentant un trouble cognitif léger au départ (d de Cohen = 1,122, IC à 95% [0,406, 1,809]). Entre les groupes d'intervention, les résultats étaient hétérogènes. Le groupe ECHI était le seul groupe avec des effets allant de moyens à grands dans chaque domaine cognitif. À l'année 1, des gains et des pertes en cognition ont été observés dans tous les groupes.

CONCLUSION: Chez des patients atteints de MPOC, 12 semaines d'entraînement physique ont donné lieu à de changements modestes dans la cognition, avec une hétérogénéité entre les protocoles d'exercice et entre les domaines cognitifs.

Keywords:

• COPD
• pulmonary rehabilitation
• exercise training
• cognitive function

Acknowledgments

The authors would like to acknowledge the Respirology and Neuropsychology Unit at the Centre de recherche du CIUSSS du Nord de l’Ile de Montréal. More specifically, they thank all the respirologists at Hôpital du Sacré-Coeur de Montréal who contributed to the study. J. F. Gagnon holds a Canada Research Chair in Cognitive Decline in Pathological Aging. Last, but not least, we thank the participants of the study who made this work possible.

Disclosure statement

The authors have no potential conflicts of interest with any companies or organizations whose products or services are discussed in this article.

Additional information

Funding

This study was supported by grants from the Fonds de la Recherche du Québec-Santé (V. Pepin and J. F. Gagnon, grant number 12505), the Canadian Respiratory Health Professionals (CRHP) and Canadian Lung Association (V. Pepin, no assigned grant number) and the Faculté des sciences humaines de l’Université du Québec à Montréal (J. F. Gagnon).