Aizraujoši pētījumi atklāj, kā vingrinājumi uzlabo smadzeņu veselību ar ķīmiskiem signāliem

Vingrinājumi var tieši uzlabot smadzeņu veselību, veicinot neironu attīstību hipokampā, un astrocītiem ir liela nozīme ietekmes starpniecībā. Šis pētījums varētu novest pie uz vingrinājumiem balstītas terapijas kognitīvo traucējumu, piemēram, Alcheimera slimības, ārstēšanai.

Muskuļu šūnu saraušanās radīto ķīmisko signālu izpēte norāda uz veidiem, kā uzlabot smadzeņu veselību, izmantojot vingrinājumus.

Bekmena pētnieki pētīja, kā ķīmiskie signāli no saraušanās muskuļiem veicina veselīgu smadzeņu darbību. Viņu atklājumi atklāj, kā šie signāli palīdz jaunu smadzeņu tīklu attīstībā un regulēšanā, vienlaikus norādot arī uz veidiem, kā uzlabot smadzeņu veselību, izmantojot vingrinājumus.

Fiziskās aktivitātes bieži tiek minētas kā veids, kā uzlabot fizisko un garīgo veselību. Bekmena Progresīvās zinātnes un tehnoloģiju institūta pētnieki ir pierādījuši, ka tas var arī tiešāk uzlabot smadzeņu veselību. Viņi pētīja, kā ķīmiskie signāli no muskuļu vingrinājumiem veicina neironu augšanu smadzenēs.

Viņu darbi ir publicēti žurnālā Neiroloģija.

Kad muskuļi slodzes laikā saraujas, piemēram, liela svara celšanas bicepss, tie atbrīvo asinsritē dažādus savienojumus. Šie savienojumi var pārvietoties uz dažādām ķermeņa daļām, tostarp smadzenēm. Pētniekus īpaši interesēja tas, kā vingrinājumi varētu dot labumu noteiktai smadzeņu daļai, ko sauc par hipokampu.

“Hipokamps ir svarīgs mācīšanās un atmiņas, un līdz ar to arī kognitīvās veselības reģions,” sacīja Ph.D. Ki Yun Lee. Mehānisko zinātņu un inženierzinātņu students Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign un pētījuma vadošais autors. Tādējādi izpratne par to, kā vingrinājumi dod labumu hipokampam, var novest pie uz vingrinājumiem balstītas terapijas dažādiem apstākļiem, tostarp[{” attribute=””>Alzheimer’s disease.

Hippocampal Neurons and Astrocytes

Hippocampal neurons (yellow) surrounded by astrocytes (green) in a cell culture from the study. Image provided by the authors. Credit: Image provided by the study authors: Taher Saif, Justin Rhodes, and Ki Yun Lee

To isolate the chemicals released by contracting muscles and test them on hippocampal neurons, the researchers collected small muscle cell samples from mice and grew them in cell culture dishes in the lab. When the muscle cells matured, they began to contract on their own, releasing their chemical signals into the cell culture.

The research team added the culture, which now contained the chemical signals from the mature muscle cells, to another culture containing hippocampal neurons and other support cells known as astrocytes. Using several measures, including immunofluorescent and calcium imaging to track cell growth and multi-electrode arrays to record neuronal electrical activity, they examined how exposure to these chemical signals affected the hippocampal cells.

The results were striking. Exposure to the chemical signals from contracting muscle cells caused hippocampal neurons to generate larger and more frequent electrical signals — a sign of robust growth and health. Within a few days, the neurons started firing these electrical signals more synchronously, suggesting that the neurons were forming a more mature network together and mimicking the organization of neurons in the brain.

However, the researchers still had questions about how these chemical signals led to growth and development of hippocampal neurons. To uncover more of the pathway linking exercise to better brain health, they next focused on the role of astrocytes in mediating this relationship.

“Astrocytes are the first responders in the brain before the compounds from muscles reach the neurons,” Lee said. Perhaps, then, they played a role in helping neurons respond to these signals.

The researchers found that removing astrocytes from the cell cultures caused the neurons to fire even more electrical signals, suggesting that without the astrocytes, the neurons continued to grow — perhaps to a point where they might become unmanageable.

“Astrocytes play a critical role in mediating the effects of exercise,” Lee said. “By regulating neuronal activity and preventing hyperexcitability of neurons, astrocytes contribute to the balance necessary for optimal brain function.”

Understanding the chemical pathway between muscle contraction and the growth and regulation of hippocampal neurons is just the first step in understanding how exercise helps improve brain health.

“Ultimately, our research may contribute to the development of more effective exercise regimens for cognitive disorders such as Alzheimer’s disease,” Lee said.

Reference: “Astrocyte-mediated Transduction of Muscle Fiber Contractions Synchronizes Hippocampal Neuronal Network Development” by Ki Yun Lee, Justin S. Rhodes and M. Taher A. Saif, 2 February 2023, Neuroscience.
DOI: 10.1016/j.neuroscience.2023.01.028

In addition to Lee, the team also included Beckman faculty members Justin Rhodes, a professor of psychology; and Taher Saif, a professor of mechanical science and engineering and bioengineering.

Funding: NIH/National Institutes of Health, National Science Foundation

READ  NASA norāda, ka Habla teleskops ir iemūžinājis spirālveida galaktiku, kas ir tik spoža kā dārgakmens un atrodas 68 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes.

Angelica Johnson

"Tīmekļa praktizētājs. Sašutinoši pazemīgs ēdiena entuziasts. Lepns twitter advokāts. Pētnieks."

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *

Back to top