Блестящее исследование показывает, как физические упражнения улучшают здоровье мозга с помощью химических сигналов

 Изучение химических сигналов от сокращающихся мышечных клеток указывает на способы улучшения здоровья мозга с помощью упражнений.

Исследователи Бекмана изучили, как химические сигналы от сокращающихся мышц способствуют здоровому мозгу. Их результаты показывают, как эти сигналы помогают расти и регулировать новые сети мозга, а также указывают на способы улучшения здоровья мозга с помощью упражнений.

Физическая активность часто упоминается как средство улучшения физического и психического здоровья. Исследователи из Института передовых наук и технологий Бекмана показали, что он также может более непосредственно улучшать здоровье мозга. Они изучали, как химические сигналы, выделяемые при тренировке мышц, способствуют развитию нейронов в головном мозге.

Когда мышцы сокращаются во время упражнений, например, бицепсы, работающие над поднятием тяжестей, они выделяют в кровь различные соединения. Эти соединения могут перемещаться в разные части тела, включая мозг. Исследователей особенно интересовало, как упражнения могут принести пользу определенной части мозга, называемой гиппокампом.

«Гиппокамп является важной областью для обучения и памяти и, следовательно, для когнитивного здоровья», — сказал Ки Юн Ли, доктор философии. студент факультета механики и инженерии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне и ведущий автор исследования. Таким образом, понимание того, как упражнения приносят пользу гиппокампу, может привести к основанным на упражнениях методам лечения различных состояний, включая болезнь Альцгеймера .

Чтобы выделить химические вещества, выделяемые сокращающимися мышцами, и протестировать их на нейронах гиппокампа, исследователи собрали образцы небольших мышечных клеток у мышей и вырастили их в чашках для клеточных культур в лаборатории. Когда мышечные клетки созрели, они начали сокращаться сами по себе, посылая свои химические сигналы в клеточную культуру.

Исследовательская группа добавила культуру, которая теперь содержала химические сигналы от зрелых мышечных клеток, к другой культуре, содержащей нейроны гиппокампа и другие вспомогательные клетки, известные как астроциты. Используя несколько мер, в том числе иммунофлуоресцентную и кальциевую визуализацию для отслеживания роста клеток и многоэлектродные массивы для регистрации электрической активности нейронов, они исследовали, как воздействие этих химических сигналов влияет на клетки гиппокампа.

Результаты были поразительными. Воздействие химических сигналов от сокращающихся мышечных клеток заставляло нейроны гиппокампа генерировать более сильные и частые электрические сигналы — признак активного роста и здоровья. В течение нескольких дней нейроны начали запускать эти электрические сигналы более синхронно, что позволяет предположить, что нейроны вместе образуют более зрелую сеть и имитируют организацию нейронов в мозгу.

Однако у исследователей все еще оставались вопросы о том, как эти химические сигналы приводят к росту и развитию нейронов гиппокампа. Чтобы раскрыть больше путей, связывающих физические упражнения с улучшением здоровья мозга, они затем сосредоточились на роли астроцитов в опосредовании этой связи.

«Астроциты первыми реагируют в мозгу до того, как соединения из мышц достигают нейронов», — сказал Ли. Возможно, тогда они сыграли свою роль, помогая нейронам реагировать на эти сигналы.

Исследователи обнаружили, что удаление астроцитов из клеточных культур заставляло нейроны запускать еще больше электрических сигналов, предполагая, что без астроцитов нейроны продолжали расти — возможно, до такой степени, что они могли стать неуправляемыми.

«Астроциты играют решающую роль в опосредовании эффектов упражнений», — сказал Ли. «Регулируя активность нейронов и предотвращая повышенную возбудимость нейронов, астроциты способствуют балансу, необходимому для оптимальной работы мозга».

Понимание химического пути между сокращением мышц и ростом и регулированием нейронов гиппокампа — это только первый шаг к пониманию того, как физические упражнения помогают улучшить здоровье мозга.

«В конечном счете, наше исследование может способствовать разработке более эффективных режимов упражнений при когнитивных расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера», — сказал Ли.

Источник