Но что происходит в мозгу во время этого улучшения состояния здоровья?? Основные неврологические изменения, которые открывают дверь к этим преимуществам, остаются неясными.
Теперь помощник научного сотрудника проекта Хуэй-цюань Ли и выдающийся профессор Ник Спитцер из Калифорнийского университета в Сан-Диего определили ключевые неврологические изменения после длительных упражнений. Сравнивая мозг мышей, которые тренировались, с мышами, которые этого не делали, Ли и Спитцер обнаружили, что определенные нейроны переключают свои химические сигналы, называемые нейротрансмиттерами, после тренировки, что приводит к улучшению обучения для приобретения двигательных навыков.
«Это исследование дает новое понимание того, как мы добиваемся успеха в вещах, требующих двигательных навыков, и предоставляет информацию о том, как эти навыки на самом деле усваиваются», – сказал Спитцер, председатель семьи Аткинсонов в секции нейробиологии биологических наук и директор Института Кавли. для мозга и разума.
Результаты исследования опубликованы 4 мая в Nature Communications.
Лаборатория Спитцера обнаружила переключение нейротрансмиттеров в мозге взрослых млекопитающих и провела новаторские исследования способности нейронов изменять свой передатчик в ответ на устойчивые стимулы, что обычно приводит к изменениям в поведении. После проведения исследования, описывающего переключение нейромедиаторов при депрессии, Спитцер и его коллеги начали обращать внимание на то, как такое переключение может быть задействовано в здоровых условиях.
Ли говорит, что результаты подчеркивают важность физических упражнений даже дома во время нынешней карантинной ситуации с пандемией.
«Это исследование показывает, что для мозга полезно добавить больше пластичности», – сказал Ли. "Людям, которые хотят улучшить свои двигательные навыки, может быть полезно сделать некоторые упражнения, чтобы способствовать развитию этой формы пластичности на благо мозга.
Например, если вы надеетесь учиться и получать удовольствие от сложных видов спорта, таких как серфинг или скалолазание, когда мы больше не укрываемся дома, может быть полезно регулярно бегать на беговой дорожке или заниматься йогой дома прямо сейчас."
В ходе нового исследования Ли и Спитцер сравнили мышей, которые выполнили недельные упражнения на беговых колесах, с мышами, у которых не было доступа к беговым колесам. Они обнаружили, что группа, выполняющая упражнения, приобрела несколько сложных двигательных навыков, таких как пребывание на вращающейся штанге или пересечение бревна, быстрее, чем группа, не выполняющая упражнения.
Когда исследовали мозг бегущих мышей, было обнаружено, что группа нейронов в области мозга, известная как каудальное педункулопонтинное ядро (cPPN), регулирующее координацию движений, переключила нейротрансмиттеры с ацетилхолина на ГАМК.
Чтобы подтвердить свои выводы, исследователи использовали молекулярные инструменты, чтобы заблокировать недавно идентифицированный переключатель передатчика в результате упражнений.
Они обнаружили, что улучшение обучения двигательным навыкам у этих мышей было предотвращено. Основываясь на своих выводах, исследователи предлагают новую модель, в которой преобразование возбуждающих холинергических нейронов cPPN в тормозные ГАМКергические нейроны обеспечивает контроль с обратной связью, регулирующий координацию движений и обучение навыкам.
Исследователи говорят, что это открытие может привести к дальнейшим открытиям, в которых переключение нейромедиаторов приводит к ключевым изменениям двигательных навыков.
Исследователи говорят, что хотели бы проверить такие идеи, например, можно ли намеренно переключить нейротрансмиттеры на улучшение двигательных навыков даже без упражнений. Они также планируют провести исследование о том, вызывают ли упражнения аналогичным образом преимущества обучения двигательным навыкам у людей с неврологическими расстройствами.
«Мы предполагаем, что переключение нейротрансмиттеров обеспечивает основу, на которой устойчивый бег приносит пользу обучению двигательным навыкам, представляя цель для клинического лечения двигательных расстройств», – заключают авторы в статье.
Спитцер говорит: «С пониманием этого механизма появляется возможность манипулировать им и использовать его для дальнейших полезных целей. У травмированного или больного человека это может быть способ изменить ситуацию… дать нервной системе дополнительный импульс."
Исследование финансировалось за счет грантов Медицинского фонда Эллисона, фонда W. M. Фонд Кека, Национальные институты здравоохранения (NS047101) и Фонд Оверленда.