Acute exercise influences reward processing in highly trained and untrained men

Abstract

Introduction: Physical activity activates brain regions and transmitter systems that represent the reward system (i.e., the ventral striatum (VS) and dopamine (DA)). To date, the effect of training status and acute exercise on reward processing have not been investigated systematically in humans. To address this issue, we examined highly trained (HT) and physically inactive (PIA) men with a monetary incentive delay (MID) paradigm. Methods: We used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to investigate the neural correlates of monetary incentive processing after acute exercise. HT and PIA subjects were randomized into two groups. One group run on a treadmill (T) for 30 min at 60-70 % of their maximal oxygen uptake (VO2max) whereas the other group performed placebo exercise (P). Approximately one hour after exercise, the MID task was conducted. Mood was assessed using the Positive and Negative Affect Schedule (PANAS) prior to and after the exercise intervention. Results: The psychological assessment showed that exercise significantly increased mood in HT and PIA men. During gain anticipation and gain feedback of the MID task, the VS was significantly stronger activated in the placebo group than in the treadmill group. No effect of training status and no interactions between training status and acute exercise were found. Conclusion: Acute exercise diminishes sensitivity to monetary rewards in humans. This finding is discussed with regard to interactions between tonic and phasic DA in the VS.

Einleitung: Sportliche Aktivität beeinflusst die Gehirnregionen und Transmittersysteme des Belohnungssystems (insbesondere das Ventrale Striatum (VS) und das dopaminerge System). Bisher wurden die Effekte von Trainingsstatus und unmittelbar durchgeführtem Sport auf die Belohnungsverarbeitung beim Menschen noch nicht systematisch untersucht. Um dieses Thema zu bearbeiten, führten wir eine Untersuchung mit hochtrainierten (HT) und untrainierten (PIA) Männern durch. Dazu verwendeten wir das „Monetary incentivedelay“ (MID) Paradigma. Methoden: Um die neuronalen Korrelate der Verarbeitung von Geldgewinnanreizen nach unmittelbar durchgeführtem Sport zu untersuchen, verwendeten wir die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT). Probanden der Gruppen HT und PIA wurden in zwei Gruppen randomisiert. Eine Gruppe hatte die Aufgabe, für 30 min mit 60-70% ihrer maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max) auf dem Laufband (T) zu laufen, während die andere Gruppe an „Placebosport“ (P) teilnahm. Ungefähr eine Stunde nach dem Sport wurde das MID Paradigma durchgeführt. Die jeweilige Stimmung wurde vor und nach der Sportintervention durch den psychologischen Fragebogen „Positive and Negative Affect Schedule“ (PANAS) evaluiert. Ergebnisse: Der psychologische Fragebogen ergab eine signifikante Stimmungszunahme nach dem Sport bei der HT- und der PIA-Gruppe. Während der Gewinn-Erwartungsphasen und der Gewinn- Rückmeldungsphasen im Rahmen des MID Paradigmas war das VS in der „Placebogruppe“ signifikant stärker aktiviert als in der Laufbandgruppe. Es zeigten sich keine Effekte bezüglich Trainingsstatus und keine Interaktionen zwischen Trainingsstatus und unmittelbar durchgeführtem Sport. Zusammenfassung: Beim Menschen reduziert unmittelbar durchgeführter Sport die Sensitivität gegenüber Geldgewinnen. Dieses Ergebnis wird mit Bezug auf die Interaktionen zwischen tonischem und phasischem Dopamin (DA) im VS diskutiert.