Η άσκηση ενισχύει την υγεία του εγκεφάλου με χημικά σήματα

περίληψη: Οι ερευνητές αναφέρουν ότι τα χημικά σήματα που απελευθερώνονται από τους μύες κατά τη διάρκεια της άσκησης προάγουν την ανάπτυξη των νευρώνων στον εγκέφαλο.

πηγή: Ινστιτούτο Μπέκμαν

Η σωματική δραστηριότητα αναφέρεται συχνά ως τρόπος βελτίωσης της σωματικής και ψυχικής υγείας. Ερευνητές στο Ινστιτούτο Beckman για την Προηγμένη Επιστήμη και Τεχνολογία έχουν δείξει ότι μπορεί επίσης να βελτιώσει την υγεία του εγκεφάλου πιο άμεσα.

Μελέτησαν πώς τα χημικά σήματα από την άσκηση των μυών προάγουν την ανάπτυξη των νευρώνων στον εγκέφαλο.

Η δουλειά τους εμφανίζεται στο περιοδικό Νευρολογία.

Όταν οι μύες συστέλλονται κατά τη διάρκεια της άσκησης, όπως οι δικέφαλοι μυς μιας άρσης βαρέων βαρών, απελευθερώνουν μια ποικιλία ενώσεων στην κυκλοφορία του αίματος. Αυτές οι ενώσεις μπορούν να ταξιδέψουν σε διάφορα μέρη του σώματος, συμπεριλαμβανομένου του εγκεφάλου. Οι ερευνητές ενδιαφέρθηκαν ιδιαίτερα για το πώς η άσκηση μπορεί να ωφελήσει ένα συγκεκριμένο τμήμα του εγκεφάλου που ονομάζεται ιππόκαμπος.

«Ο ιππόκαμπος είναι μια σημαντική περιοχή για τη μάθηση και τη μνήμη, και επομένως τη γνωστική υγεία», δήλωσε ο Ki Yun Lee, Ph.D. φοιτητής στις μηχανολογικές επιστήμες και τη μηχανική στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις, στην Urbana-Champaign, και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. Έτσι, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η άσκηση ωφελεί τον ιππόκαμπο θα μπορούσε να οδηγήσει σε θεραπείες που βασίζονται στην άσκηση για μια ποικιλία καταστάσεων, συμπεριλαμβανομένης της νόσου του Αλτσχάιμερ.

Για να απομονώσουν τις χημικές ουσίες που παράγονται από τη συστολή των μυών και να τις δοκιμάσουν σε νευρώνες στον ιππόκαμπο, οι ερευνητές συνέλεξαν μικρά δείγματα μυϊκών κυττάρων από ποντίκια και τα καλλιέργησαν σε πιάτα κυτταροκαλλιέργειας στο εργαστήριο. Καθώς τα μυϊκά κύτταρα ωρίμαζαν, άρχισαν να συστέλλονται μόνα τους, εκπέμποντας τα χημικά τους σήματα στην κυτταρική καλλιέργεια.

Η ερευνητική ομάδα πρόσθεσε την καλλιέργεια, η οποία τώρα περιέχει τα χημικά σήματα από τα ώριμα μυϊκά κύτταρα, σε μια άλλη καλλιέργεια που περιέχει νευρώνες ιππόκαμπου και άλλα υποστηρικτικά κύτταρα γνωστά ως αστροκύτταρα.

Χρησιμοποιώντας διάφορα μέτρα, συμπεριλαμβανομένης της ανοσοϊστοχημείας και της απεικόνισης ασβεστίου για την παρακολούθηση της κυτταρικής ανάπτυξης και συστοιχιών πολυηλεκτροδίων για την καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας των νευρώνων, εξέτασαν πώς η έκθεση σε αυτά τα χημικά σήματα επηρέασε τα κύτταρα του ιππόκαμπου.

Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά. Η έκθεση σε χημικά σήματα από συσταλτικά μυϊκά κύτταρα έκανε τους νευρώνες στον ιππόκαμπο να παράγουν μεγαλύτερα και πιο συχνά ηλεκτρικά σήματα – ένα σημάδι εύρωστης ανάπτυξης και υγείας. Μέσα σε λίγες μέρες, οι νευρώνες άρχισαν να εκπέμπουν αυτά τα ηλεκτρικά σήματα πιο συγχρονισμένα, υποδεικνύοντας ότι οι νευρώνες σχημάτιζαν ένα πιο ώριμο δίκτυο μαζί και μιμούνταν την οργάνωση των νευρώνων στον εγκέφαλο.

Ωστόσο, οι ερευνητές εξακολουθούν να έχουν ερωτήσεις σχετικά με το πώς αυτά τα χημικά σήματα πυροδότησαν την ανάπτυξη και ανάπτυξη νευρώνων στον ιππόκαμπο. Για να αποκαλύψουν περισσότερα από τα μονοπάτια που συνδέουν την άσκηση με την καλύτερη υγεία του εγκεφάλου, στη συνέχεια εστίασαν στον ρόλο των αστροκυττάρων στη διαμεσολάβηση αυτής της σχέσης.

«Τα αστροκύτταρα είναι τα πρώτα ανταποκρινόμενα στον εγκέφαλο πριν οι ενώσεις από τους μύες φτάσουν στα νευρικά κύτταρα», μου είπε. Ίσως, λοιπόν, έπαιξαν ρόλο βοηθώντας τους νευρώνες να ανταποκριθούν σε αυτά τα σήματα.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η αφαίρεση των αστροκυττάρων από τις κυτταρικές καλλιέργειες προκάλεσε στους νευρώνες να εκπέμπουν περισσότερα ηλεκτρικά σήματα, υποδεικνύοντας ότι χωρίς αστροκύτταρα, οι νευρώνες συνέχισαν να αναπτύσσονται – πιθανώς σε σημείο που θα μπορούσαν να γίνουν αδύνατοι.

«Τα αστροκύτταρα παίζουν κρίσιμο ρόλο στη μεσολάβηση των επιπτώσεων της άσκησης», μου είπε ο Lee. «Με τη ρύθμιση της νευρωνικής δραστηριότητας και την πρόληψη της νευρωνικής υπερδιέγερσης, τα αστροκύτταρα συμβάλλουν στην ομοιόσταση που είναι απαραίτητη για τη βέλτιστη λειτουργία του εγκεφάλου».

Η κατανόηση της χημικής οδού μεταξύ της συστολής των μυών και της ανάπτυξης και ρύθμισης των νευρώνων στον ιππόκαμπο είναι μόνο το πρώτο βήμα για την κατανόηση του πώς η άσκηση βοηθά στη βελτίωση της υγείας του εγκεφάλου.

«Τελικά, η έρευνά μας μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών σχημάτων άσκησης για γνωστικές διαταραχές όπως η νόσος Αλτσχάιμερ», είπε ο Lee.

Εκτός από τον Lee, η ομάδα περιελάμβανε επίσης το μέλος της σχολής του Beckman, Justin Rhodes, καθηγητή Ψυχολογίας. και Taher Saif, καθηγητής μηχανολογικών επιστημών και μηχανικής.

Σχετικά με αυτά τα νέα έρευνας νευροεπιστήμης και άσκησης

συγγραφέας: Mylene Lay
πηγή: Ινστιτούτο Μπέκμαν
επικοινωνία: Mylene Lay – Ινστιτούτο Beckman
εικόνα: Η εικόνα είναι δημόσια

Αρχική αναζήτηση: Κλειστή πρόσβαση.
“Η μεταγωγή των συσπάσεων των μυϊκών ινών με τη μεσολάβηση αστροκυττάρων συγχρονίζει την ανάπτυξη νευρωνικού δικτύου στον ιππόκαμποΑπό τους Ki-yeon Lee et al. Νευρολογία

μια περίληψη

Η μεταγωγή των συσπάσεων των μυϊκών ινών με τη μεσολάβηση αστροκυττάρων συγχρονίζει την ανάπτυξη νευρωνικού δικτύου στον ιππόκαμπο

Η άσκηση υποστηρίζει την υγεία του εγκεφάλου εν μέρει ενισχύοντας τη λειτουργία του ιππόκαμπου. Η κύρια υπόθεση είναι ότι οι μύες απελευθερώνουν παράγοντες όταν συστέλλονται (π.χ. γαλακτικό, μυοκίνες, αυξητικοί παράγοντες) που εισέρχονται στην κυκλοφορία και φτάνουν στον εγκέφαλο όπου προάγουν την πλαστικότητα (π.χ. αυξημένη νευρογένεση και σχηματισμός συνάψεων). Ωστόσο, παραμένει άγνωστο πώς τα μυϊκά σήματα μεταφέρονται από τα κύτταρα του ιππόκαμπου για να ρυθμίσουν τη δραστηριότητα του δικτύου και τη συναπτική ανάπτυξη.

Και έτσι, στήσαμε στο εργαστήριο Μοντέλο στο οποίο τα μέσα από συσταλτικά πρωτεύοντα μυϊκά κύτταρα (CM) εφαρμόζονται στην ανάπτυξη πρωτογενών κυτταροκαλλιεργειών ιππόκαμπου σε μια συστοιχία μικροηλεκτροδίων.

Βρήκαμε ότι το νευρωνικό δίκτυο στον ιππόκαμπο ωριμάζει πιο γρήγορα (όπως αποδεικνύεται από την ανάπτυξη συνάψεων και τη σύγχρονη νευρωνική δραστηριότητα) όταν εκτίθεται σε CM παρά σε κανονικά μέσα (RM).

Αυτό συσχετίστηκε με 4,4 και 1,4 φορές αύξηση στον πολλαπλασιασμό των αστροκυττάρων και των νευρώνων, αντίστοιχα. Επιπλέον, παράγοντες που απελευθερώνονται από τα αστροκύτταρα έχουν αποδειχθεί σε πειράματα ότι αποτρέπουν τη νευρωνική υπερδιέγερση που προκαλείται από μυογενή μέσα και διευκολύνουν την ανάπτυξη δικτύου.

Τα ευρήματα παρέχουν νέα εικόνα για το πώς η άσκηση υποστηρίζει τη λειτουργία του ιππόκαμπου ρυθμίζοντας τον πολλαπλασιασμό των αστροκυττάρων και την επακόλουθη εξομάλυνση της νευρικής δραστηριότητας σε ένα ολοκληρωμένο δίκτυο.