Άθληση: Η άσκηση ενισχύει την υγεία του εγκεφάλου με χημικά σήματα

Άθληση: Πώς τα χημικά σήματα που απελευθερώνονται από την άσκηση των μυών προάγουν την ανάπτυξη των νευρώνων στον εγκέφαλο;

Η σωματική δραστηριότητα αναφέρεται συχνά ως μέσο 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 που απελευθερώνονται από την άσκηση των μυών προάγουν την ανάπτυξη των νευρώνων στον εγκέφαλο. Η δουλειά τους εμφανίζεται στο περιοδικό Neuroscience.

Όταν οι μύες συστέλλονται κατά τη διάρκεια της άσκησης, όπως οι δικέφαλοι μυς που εργάζονται για να σηκώσουν ένα μεγάλο βάρος, 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 θα μπορούσε να ωφελήσει ένα συγκεκριμένο τμήμα του εγκεφάλου που ονομάζεται ιππόκαμπος.

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

Για να απομονώσουν τις χημικές ουσίες που απελευθερώνονται από τη συστολή των μυών και να τις δοκιμάσουν σε νευρώνες του ιππόκαμπου, οι ερευνητές συνέλεξαν δείγματα μικρών μυϊκών κυττάρων από ποντίκια και τα μεγάλωσαν σε πιάτα κυτταροκαλλιέργειας στο εργαστήριο. Όταν τα μυϊκά κύτταρα ωρίμασαν, άρχισαν να συστέλλονται μόνα τους, απελευθερώνοντας τα χημικά τους σήματα στην κυτταρική καλλιέργεια.

Η ερευνητική ομάδα πρόσθεσε την καλλιέργεια, η οποία τώρα περιείχε τα χημικά σήματα από τα ώριμα μυϊκά κύτταρα, σε μια άλλη καλλιέργεια που περιείχε νευρώνες του ιππόκαμπου και άλλα υποστηρικτικά κύτταρα γνωστά ως αστροκύτταρα. Χρησιμοποιώντας διάφορα μέτρα, συμπεριλαμβανομένης της απεικόνισης ανοσοφθορισμού και ασβεστίου για την παρακολούθηση της κυτταρικής ανάπτυξης και συστοιχιών πολλαπλών ηλεκτροδίων για την καταγραφή της νευρωνικής ηλεκτρικής δραστηριότητας, εξέτασαν πώς η έκθεση σε αυτά τα χημικά σήματα επηρέασε τα κύτταρα του ιππόκαμπου.

Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Η έκθεση στα χημικά σήματα από συσταλτικά μυϊκά κύτταρα προκάλεσε στους νευρώνες του ιππόκαμπου 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, υποδηλώνοντας ότι οι νευρώνες σχημάτιζαν ένα πιο ώριμο δίκτυο μαζί και μιμούνταν την οργάνωση των νευρώνων στον εγκέφαλο.

Ωστόσο, οι ερευνητές εξακολουθούσαν να έχουν ερωτήσεις σχετικά με το πώς αυτά τα χημικά σήματα οδήγησαν στην ανάπτυξη και ανάπτυξη των νευρώνων του ιππόκαμπου. 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 στους νευρώνες», είπε ο Lee. Ίσως, λοιπόν, έπαιξαν ρόλο βοηθώντας τους νευρώνες να ανταποκριθούν σε αυτά τα σήματα.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η αφαίρεση των αστροκυττάρων από τις κυτταρικές καλλιέργειες προκάλεσε στους νευρώνες να εκπέμπουν ακόμη περισσότερα ηλεκτρικά σήματα, υποδηλώνοντας ότι χωρίς τα αστροκύτταρα, οι νευρώνες συνέχιζαν να αναπτύσσονται – ίσως σε σημείο που θα μπορούσαν να γίνουν αδύνατοι. «Τα αστροκύτταρα παίζουν κρίσιμο ρόλο στη μεσολάβηση των επιπτώσεων της άσκησης», είπε ο Lee. «Με τη ρύθμιση της νευρωνικής δραστηριότητας και την πρόληψη της υπερδιέγερσης των νευρώνων, τα αστροκύτταρα συμβάλλουν στην ισορροπία 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 του ιππόκαμπου 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.

5 εύκολα βήματα για μια ισορροπημένη ρουτίνα ευεξίας

Βελτιώστε τη συγκέντρωσή σας με αυτές τις 5 εύκολες ασκήσεις

Πότε είναι η καλύτερη ώρα για να κάνετε γυμναστική;

Πώς η γυμναστική αλλάζει την διάθεσή μας;