Упражнението подобрява здравето на мозъка с химически сигнали

резюме: Изследователите съобщават, че химическите сигнали, освободени от мускулите по време на тренировка, насърчават развитието на невроните в мозъка.

източник: Институт Бекман

Физическата активност често се цитира като начин за подобряване на физическото и психическо здраве. Изследователи от Института за напреднали науки и технологии Бекман показаха, че може също така да подобри здравето на мозъка по-директно.

Те изследвали как химическите сигнали от мускулните упражнения насърчават растежа на невроните в мозъка.

Работата им се появява в списанието Неврология.

Когато мускулите се свиват по време на тренировка, като бицепсите при вдигане на тежки тежести, те освобождават различни съединения в кръвта. Тези съединения могат да пътуват до различни части на тялото, включително мозъка. Изследователите са особено заинтересовани от това как упражненията могат да бъдат от полза за специфична част от мозъка, наречена хипокампус.

„Хипокампусът е важен регион за учене и памет и следователно за когнитивно здраве“, каза Ки Юн Лий, Ph.D. студент по механични науки и инженерство в Университета на Илинойс, Урбана-Шампейн и водещ автор на изследването. По този начин разбирането как упражненията са от полза за хипокампуса може да доведе до базирани на упражнения терапии за различни състояния, включително болестта на Алцхаймер.

За да изолират химикалите, произведени от мускулната контракция и да ги тестват върху неврони в хипокампуса, изследователите събраха малки проби от мускулни клетки от мишки и ги култивираха в съдове за клетъчни култури в лабораторията. Когато мускулните клетки узреят, те започват да се свиват сами, изстрелвайки своите химически сигнали в клетъчната култура.

Изследователският екип добави културата, която сега съдържа химическите сигнали от зрели мускулни клетки, към друга култура, съдържаща неврони на хипокампа и други поддържащи клетки, известни като астроцити.

Използвайки няколко мерки, включително имунохистохимия и калциево изобразяване за проследяване на клетъчния растеж и многоелектродни масиви за записване на електрическата активност на невроните, те изследваха как излагането на тези химически сигнали засяга хипокампалните клетки.

Резултатите бяха невероятни. Излагането на химически сигнали от свиващи се мускулни клетки кара невроните в хипокампуса да генерират по-големи и по-чести електрически сигнали – знак за силен растеж и здраве. В рамките на няколко дни невроните започнаха да изстрелват тези електрически сигнали по-синхронно, което показва, че невроните образуват по-зряла мрежа заедно и имитират организацията на невроните в мозъка.

Изследователите обаче все още имат въпроси относно това как тези химични сигнали са предизвикали растежа и развитието на невроните в хипокампуса. За да разкрият повече от пътя, свързващ упражненията с по-доброто здраве на мозъка, те след това се фокусираха върху ролята на астроцитите в посредничеството на тази връзка.

„Астроцитите са първите, които реагират в мозъка, преди съединенията от мускулите да достигнат нервните клетки“, ми каза той. Може би тогава те са изиграли роля в подпомагането на невроните да реагират на тези сигнали.

Изследователите откриха, че премахването на астроцитите от клетъчните култури кара невроните да изстрелват повече електрически сигнали, което показва, че без астроцити невроните продължават да растат – вероятно до точката, в която могат да станат неуправляеми.

„Астроцитите играят критична роля в медиирането на ефектите от упражненията“, ми каза Лий. „Чрез регулиране на невронната активност и предотвратяване на свръхвъзбудимостта на невроните, астроцитите допринасят за хомеостазата, необходима за оптимална мозъчна функция.“

Разбирането на химическия път между мускулната контракция и растежа и регулирането на невроните в хипокампуса е само първата стъпка в разбирането как упражненията помагат за подобряване на здравето на мозъка.

„В крайна сметка нашето изследване може да допринесе за разработването на по-ефективни режими на упражнения за когнитивни разстройства като болестта на Алцхаймер“, каза Лий.

Освен Лий, екипът включваше и члена на факултета на Бекман Джъстин Роудс, професор по психология. и Тахер Сайф, професор по механични науки и инженерство.

Относно тези новини за изследване на неврологията и упражненията

автор: Милен Лей
източник: Институт Бекман
комуникация: Mylene Lay – Институт Бекман
снимка: Изображението е обществено достояние

Оригинално търсене: Затворен достъп.
„Медиираната от астроцити трансдукция на контракциите на мускулните влакна синхронизира развитието на невронната мрежа в хипокампусаОт Ki-yeon Lee и др. Неврология

резюме

Медиираната от астроцити трансдукция на контракциите на мускулните влакна синхронизира развитието на невронната мрежа в хипокампуса

Упражнението поддържа здравето на мозъка отчасти чрез подобряване на функцията на хипокампуса. Основната хипотеза е, че мускулите освобождават фактори, когато се свиват (напр. лактат, миокини, растежни фактори), които влизат в кръвообращението и достигат до мозъка, където насърчават пластичността (напр. повишена неврогенеза и образуване на синапси). Все още обаче не е известно как мускулните сигнали се трансдуцират от хипокампалните клетки, за да модулират мрежовата активност и синаптичното развитие.

И така, ние се създадохме в лабораторията Модел, при който среда от контрахиращи първични мускулни клетки (CM) се прилага за развиване на първични хипокампални клетъчни култури върху микроелектродна матрица.

Открихме, че невронната мрежа в хипокампуса узрява по-бързо (както се вижда от развитието на синапса и синхронната невронна активност), когато е изложена на CM, отколкото на нормална среда (RM).

Това се свързва с 4,4- и 1,4-кратно увеличение на пролиферацията на астроцити и неврони, съответно. Освен това, факторите, освободени от астроцитите, са демонстрирани в експерименти за предотвратяване на невронна свръхвъзбудимост, предизвикана от миогенна среда, и улесняване на развитието на мрежата.

Констатациите предоставят нова представа за това как упражненията поддържат функцията на хипокампа чрез регулиране на пролиферацията на астроцитите и последващото опитомяване на невронната активност в интегрирана мрежа.