Дослідження: фізкультура покращує когнітивні здібності

Ми з дитячого садочка знаємо, що фізичні вправи корисні для нашого фізичного здоров’я, але також вони зміцнюють мозкові зв’язки. М'язи, активізуючись під впливом нервових імпульсів, вивільняють молекули, які підтримують зв'язок і розвиток клітин мозку. Такі результати дослідження, опублікованого у Proceedings of the National Academy of Sciences. SPEKA розповідає, як проводили дослідження, на що впливають фізичні вправи і як подальші випробування можуть привести до нових методів лікування для людей, які не можуть займатися фізичною активністю через травму чи хворобу.

Навіщо вивчати, як нервові сигнали до м'язів впливають на роботу мозку

Проведені раніше дослідження виявили, що під час фізичної активності м'язи вивільняють молекули, зокрема гормони та везикули з РНК, які рухаються кровотоком і допомагають зміцнювати зв'язки та покращувати комунікацію клітин мозку.

Роль нервів, які запускають м'язовий рух, у цьому процесі була недостатньо вивчена. Але це важливий елемент, адже вік, травми або хвороби можуть призводити до втрати нервових зв'язків із м'язами, що спричиняє руйнування м'язів і сприяє дисфункції ширшого кола органів, серед яких і мозок.

Дослідники мали на меті вивчити, як нервові сигнали до м'язів впливають на вивільнення молекул, що підтримують роботу мозку. Вони прагнули краще зрозуміти механізми цього зв'язку між м'язами і мозком та визначити шляхи його збереження або посилення. 

Як проходило дослідження 

Дослідники створили дві різні моделі м'язової тканини: одну з нервовими клітинами, а іншу без них. Це дало їм змогу провести порівняння.

Навіщо? Щоб визначити, як наявність нервів впливає на здатність м'язів вивільняти молекули, що покращують роботу мозку.

М'язи помістили у лабораторний посуд. Одна група тканин отримала нервові клітини. Це дало змогу м'язам і нервовим клітинам утворювати зв'язки, подібні до тих, що є в організмі. Такі з'єднання відомі як нейром'язові. Друга група м'язових тканин була без нервових клітин. 

Підписуйтеся на наші соцмережі

Для імітації стимуляції, яку м'язи отримують під час фізичних вправ, дослідники стимулювали м'язи за допомогою глутамату, нейромедіатора, який передає сигнал у мозку та нервовій системі.

Потім дослідники виміряли кількість і типи молекул, що вивільняють м'язи у навколишню рідину. Вони розглянули два типи молекул: 

Окрім вимірювання загальної кількості молекул, команда також дослідила конкретні типи РНК, знайдені у везикулах, оскільки ці фрагменти РНК можуть впливати на розвиток та комунікацію клітин мозку.

Результати дослідження

Іннервовані м'язи виділяють більше гормону іризину

По-перше, м'язові тканини, з'єднані з нервами, виділяють значно більше корисних для мозку молекул порівняно з м'язами без нервів. Зокрема, м'язи, пов'язані з нервами, виробляли більше гормону іризину. Виділення саме цього гормону при виконанні фізичних вправ пов'язують із позитивним впливом на здоров'я мозку. Доведено, що іризин підтримує роботу мозку, перетинаючи гематоенцефалічний бар'єр і сприяючи нейрогенезу — процесу утворення нових клітин мозку.

Гематоенцефалічний бар'єр (ГЕБ) — це фізіологічний рідинний та судинний простір, який відокремлює кров від ліквору (цереброспінальної рідини) та внутрішнього середовища центральної нервової системи (ЦНС).

Іннервовані м'язи виділяють більше РНК-везикул, необхідних для розвитку клітин мозку

Крім того, м'язи, пов'язані з нервами, також виділяли більше різноманітних позаклітинних везикул, які містять фрагменти РНК, пов'язані з розвитком мозку та комунікацією між нейронами. Ці везикули особливо важливі, оскільки вони можуть транспортувати молекулярні сигнали, які допомагають клітинам мозку формувати міцніші зв'язки та ефективніше комунікувати.

Іннервовані м'язи виділяють складніші молекули

Фрагменти РНК, знайдені у везикулах, були більш різноманітними в іннервованих м’язах. Це означає, що, крім того, що нервові сигнали збільшують кількість корисних молекул, які виділяються, вони ще й підвищують їхню складність, роблячи більш корисними для функціонування мозку.

Висновки

Результати дослідження допомагають пояснити складний взаємозв'язок між фізичними вправами, роботою м'язів і здоров'ям мозку та підкреслюють вирішальну роль, яку відіграють нервові сигнали у забезпеченні зв'язку між м'язами та мозком. 

Експерименти проводили на вирощених у лабораторії м'язах, що не повністю відтворюють живий організм. Майбутні дослідження мають підтвердити ці висновки на тваринах, а згодом і на людях. 

Також у подальшому дослідники планують визначити, нервові імпульси безпосередньо впливають на вироблення речовин, що стимулюють роботу мозку, чи насамперед регулюють їхнє вивільнення. 

Також команда, імітуючи фізичні вправи у лабораторних умовах, сподівається краще зрозуміти, як посилити вивільнення корисних для мозку молекул.

Вплив у майбутньому 

Коли з віком, внаслідок травм або хвороб м'язи втрачають нервові зв'язки, їхня здатність вивільняти молекули, що підтримують роботу мозку, зменшується. Потенційно це може призвести до погіршення когнітивних функцій та інших проблем, пов'язаних із мозком.

У разі успіху висновки дослідників можуть прокласти шлях до нових методів лікування, які зможуть імітувати переваги фізичних вправ для людей, позбавлених можливості займатися фізичною активністю через травми або нервово-м'язові хвороби.

Для нас це чергове нагадування про те, що спорт чи інша фізична активність є важливою складовою нашого життя. 

Підписуйтеся на наші соцмережі