kopsavilkums: Pētnieki ziņo, ka ķīmiskie signāli, ko slodzes laikā izdala muskuļi, veicina neironu attīstību smadzenēs.
avots: Bekmena institūts
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 parādās 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 vingrošana dod labumu hipokampam, var novest pie uz vingrinājumiem balstītas terapijas dažādiem stāvokļiem, tostarp Alcheimera slimībai.
Lai izolētu ķīmiskās vielas, ko rada muskuļu kontrakcija, un pārbaudītu tās uz neironiem hipokampā, pētnieki savāca mazus muskuļu šūnu paraugus no pelēm un kultivēja tos šūnu kultūras trauciņos laboratorijā. Muskuļu šūnām nobriestot, tās sāka pašas sarukt, ievadot ķīmiskos signālus šūnu kultūrā.
Pētnieku komanda pievienoja kultūru, kurā tagad ir ķīmiskie signāli no nobriedušām muskuļu šūnām, citai kultūrai, kas satur hipokampu neironus un citas atbalsta šūnas, kas pazīstamas kā astrocīti.
Izmantojot vairākus pasākumus, tostarp imūnhistoķīmiju un kalcija attēlveidošanu, lai izsekotu šūnu augšanai un daudzelektrodu blokus, lai reģistrētu neironu elektrisko aktivitāti, viņi pārbaudīja, kā šo ķīmisko signālu iedarbība ietekmē hipokampu šūnas.
Rezultāti bija pārsteidzoši. Ķīmisko signālu iedarbība no saraušanās muskuļu šūnām lika hipokampa neironiem ģenerēt lielākus un biežākus elektriskos signālus, kas liecina par spēcīgu izaugsmi un veselību. Dažu dienu laikā neironi sāka sinhronizēt šos elektriskos signālus, norādot, ka neironi kopā veido nobriedušu tīklu un atdarina neironu organizāciju smadzenēs.
Tomēr pētniekiem joprojām ir jautājumi par to, kā šie ķīmiskie signāli izraisīja neironu augšanu un attīstību hipokampā. Lai atklātu vairāk ceļu, kas saista vingrinājumus ar labāku smadzeņu veselību, viņi pēc tam koncentrējās uz astrocītu lomu šo attiecību starpniecībā.
“Astrocīti ir pirmie reaģētāji smadzenēs, pirms savienojumi no muskuļiem sasniedz nervu šūnas,” viņš man teica. Iespējams, ka viņiem bija nozīme, palīdzot neironiem reaģēt uz šiem signāliem.
Pētnieki atklāja, ka astrocītu noņemšana no šūnu kultūrām izraisīja neironu vairāk elektrisko signālu rašanos, norādot, ka bez astrocītiem neironi turpināja augt – iespējams, līdz vietai, kur tie var kļūt nekontrolējami.
“Astrocītiem ir izšķiroša loma vingrojumu ietekmes starpniecībā,” man teica Lī. “Regulējot neironu aktivitāti un novēršot neironu pārmērīgu uzbudināmību, astrocīti veicina homeostāzi, kas nepieciešama optimālai smadzeņu darbībai.”
Izpratne par ķīmisko ceļu starp muskuļu kontrakciju un neironu augšanu un regulēšanu hipokampā ir tikai pirmais solis, lai saprastu, kā vingrinājumi palīdz uzlabot smadzeņu veselību.
“Galu galā mūsu pētījumi var veicināt efektīvāku vingrojumu shēmu izstrādi kognitīvo traucējumu, piemēram, Alcheimera slimības, ārstēšanai,” sacīja Lī.
Papildus Lī komandā bija arī Bekmena fakultātes loceklis Džastins Rods, psiholoģijas profesors. un Tahers Saifs, mehānisko zinātņu un inženierzinātņu profesors.
Par šo neirozinātņu un vingrinājumu pētījumu jaunumiem
autors: Mailēna Leja
avots: Bekmena institūts
komunikācija: Mylene Lay – Bekmena institūts
bilde: Attēls ir publiski pieejams
Sākotnējā meklēšana: Slēgta piekļuve.
“Astrocītu izraisīta muskuļu šķiedru kontrakciju transdukcija sinhronizē neironu tīkla attīstību hipokampāKi-yeon Lee et al. Neiroloģija
kopsavilkums
Astrocītu izraisīta muskuļu šķiedru kontrakciju transdukcija sinhronizē neironu tīkla attīstību hipokampā
Vingrinājumi daļēji atbalsta smadzeņu veselību, uzlabojot hipokampa darbību. Galvenā hipotēze ir tāda, ka muskuļi saraujoties atbrīvo faktorus (piemēram, laktātu, miokīnus, augšanas faktorus), kas nonāk asinsritē un sasniedz smadzenes, kur veicina plastiskumu (piemēram, pastiprinātu neiroģenēzi un sinapses veidošanos). Tomēr joprojām nav zināms, kā muskuļu signālus pārraida hipokampu šūnas, lai modulētu tīkla aktivitāti un sinaptisko attīstību.
Un tā, mēs izveidojām laboratorijā Modelis, kurā primāro muskuļu šūnu (CM) saraušanās barotne tiek izmantota primāro hipokampu šūnu kultūru izstrādei mikroelektrodu masīvā.
Mēs noskaidrojām, ka neironu tīkls hipokampā nobriest ātrāk (par ko liecina sinapses attīstība un sinhronā neironu aktivitāte), ja tas ir pakļauts CM, nevis parastajai barotnei (RM).
Tas bija saistīts ar astrocītu un neironu proliferācijas palielināšanos attiecīgi 4,4 un 1,4 reizes. Turklāt eksperimentos ir pierādīti astrocītu atbrīvotie faktori, lai novērstu miogēno mediju izraisītu neironu pārmērīgu uzbudināmību un atvieglotu tīkla attīstību.
Rezultāti sniedz jaunu ieskatu par to, kā vingrinājumi atbalsta hipokampu funkciju, regulējot astrocītu proliferāciju un sekojošu neironu aktivitātes savaldīšanu integrētā tīklā.
