Cvičení posiluje zdraví mozku chemickými signály

souhrn: Výzkumníci uvádějí, že chemické signály uvolňované svaly během cvičení podporují vývoj neuronů v mozku.

zdroj: Beckmanův institut

Fyzická aktivita je často uváděna jako způsob, jak zlepšit fyzické a duševní zdraví. Výzkumníci z Beckmanova institutu pro pokročilou vědu a technologii prokázali, že může také přímočařeji zlepšit zdraví mozku.

Studovali, jak chemické signály ze svalového cvičení podporují růst neuronů v mozku.

Jejich práce se objeví v časopise Neurologie.

Když se svaly během cvičení stahují, jako je například biceps při těžkém vzpírání, uvolňují do krevního oběhu různé sloučeniny. Tyto sloučeniny mohou cestovat do různých částí těla, včetně mozku. Vědci se zajímali zejména o to, jak může cvičení prospět specifické části mozku zvané hipokampus.

„Hippocampus je důležitou oblastí pro učení a paměť, a tedy i kognitivní zdraví,“ řekl Ki Yun Lee, Ph.D. student mechanických věd a inženýrství na University of Illinois, Urbana-Champaign, a hlavní autor studie. Pochopení toho, jak cvičení prospívá hippocampu, by tedy mohlo vést k terapiím založeným na cvičení pro různé stavy, včetně Alzheimerovy choroby.

Aby izolovali chemikálie produkované svalovou kontrakcí a otestovali je na neuronech v hippocampu, shromáždili vědci malé vzorky svalových buněk od myší a kultivovali je v laboratoři na miskách pro buněčné kultury. Jak svalové buňky dozrávaly, začaly se samy stahovat a pouštěly své chemické signály do buněčné kultury.

Výzkumný tým přidal kulturu, která nyní obsahuje chemické signály ze zralých svalových buněk, do jiné kultury obsahující hipokampální neurony a další podpůrné buňky známé jako astrocyty.

Pomocí několika měření, včetně imunohistochemie a zobrazování vápníku ke sledování buněčného růstu a multielektrodových polí pro záznam elektrické aktivity neuronů, zkoumali, jak expozice těmto chemickým signálům ovlivnila hipokampální buňky.

Výsledky byly úžasné. Vystavení chemickým signálům z kontrahujících se svalových buněk způsobilo, že neurony v hipokampu generovaly větší a častější elektrické signály – což je známka silného růstu a zdraví. Během několika dní začaly neurony vysílat tyto elektrické signály synchronněji, což naznačuje, že neurony spolu tvoří zralejší síť a napodobují organizaci neuronů v mozku.

Vědci však stále mají otázky, jak tyto chemické signály spustily růst a vývoj neuronů v hippocampu. Aby odhalili více cest spojujících cvičení s lepším zdravím mozku, zaměřili se dále na roli astrocytů při zprostředkování tohoto vztahu.

„Astrocyty jsou prvními respondenty v mozku, než se sloučeniny ze svalů dostanou k nervovým buňkám,“ řekl mi. Možná tedy hrály roli v pomoci neuronů reagovat na tyto signály.

Vědci zjistili, že odstranění astrocytů z buněčných kultur způsobilo, že neurony vystřelí více elektrických signálů, což naznačuje, že bez astrocytů neurony nadále rostou – možná až do bodu, kdy by se mohly stát neovladatelnými.

„Astrocyty hrají zásadní roli při zprostředkování účinků cvičení,“ řekl mi Lee. „Tím, že astrocyty regulují aktivitu neuronů a zabraňují hyperexcitabilitě neuronů, přispívají k homeostáze nezbytné pro optimální funkci mozku.“

Pochopení chemické dráhy mezi svalovou kontrakcí a růstem a regulací neuronů v hipokampu je jen prvním krokem k pochopení toho, jak cvičení pomáhá zlepšit zdraví mozku.

„V konečném důsledku může náš výzkum přispět k vývoji účinnějších cvičebních režimů pro kognitivní poruchy, jako je Alzheimerova choroba,“ řekl Lee.

Kromě Leeho byl v týmu také člen fakulty Beckman Justin Rhodes, profesor psychologie. a Taher Saif, profesor mechanických věd a inženýrství.

O těchto zprávách z výzkumu neurověd a cvičení

autor: Mylene Lay
zdroj: Beckmanův institut
sdělení: Mylene Lay – Beckmanův institut
obrázek: Obrázek je ve veřejné doméně

Původní vyhledávání: Uzavřený přístup.
„Astrocyty zprostředkovaná transdukce kontrakcí svalových vláken synchronizuje vývoj neuronální sítě v hippocampuOd Ki-yeon Lee a kol. Neurologie

shrnutí

Astrocyty zprostředkovaná transdukce kontrakcí svalových vláken synchronizuje vývoj neuronální sítě v hippocampu

Cvičení podporuje zdraví mozku částečně posílením funkce hipokampu. Hlavní hypotézou je, že svaly při kontrakci uvolňují faktory (např. laktát, myokiny, růstové faktory), které vstupují do oběhu a dostávají se do mozku, kde podporují plasticitu (např. zvýšená neurogeneze a tvorba synapsí). Stále však není známo, jak jsou svalové signály přenášeny buňkami hipokampu, aby modulovaly aktivitu sítě a synaptický vývoj.

A tak jsme se postavili v laboratoři Model, ve kterém se médium ze kontrahujících primárních svalových buněk (CM) aplikuje na vývoj primárních hipokampálních buněčných kultur na mikroelektrodovém poli.

Zjistili jsme, že neuronová síť v hipokampu dozrává rychleji (jak dokazuje vývoj synapse a synchronní neuronální aktivita), když je vystavena CM než normálnímu médiu (RM).

To bylo spojeno se 4,4- a 1,4-násobným zvýšením proliferace astrocytů a neuronů, v daném pořadí. Kromě toho bylo v experimentech prokázáno, že faktory uvolňované astrocyty brání hyperexcitabilitě neuronů vyvolané myogenními médii a usnadňují rozvoj sítě.

Zjištění poskytují nový pohled na to, jak cvičení podporuje funkci hipokampu regulací proliferace astrocytů a následného zkrocení neurální aktivity v integrované síti.