Врачи неустанно твердят нам о многочисленных преимуществах физических упражнений. Энергия, настроение, сон и двигательные навыки улучшаются благодаря регулярным тренировкам, включая такие виды активности, как бег. Это стало предметом особого внимания во время пандемии COVID-19.
Но что происходит в мозге по мере улучшения физической формы всего организма? Неврологические изменения, сопровождающие оздоровление человека, до сих пор оставались неясными.
Младший научный сотрудник Хуэй-Цюань Ли и профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего Ник Спитцер определили ключевые изменения в мозге, происходящие в результате продолжительных тренировок.
Сравнивая мозг тренировавшихся и нетренировавшихся мышей, Ли и Спитцер обнаружили, что
в ходе тренировок определенные нейроны переключали свои химические сигналы,
называемые нейротрансмиттерами, после физической активности, что приводило к лучшему усвоения двигательных навыков.
«Это исследование позволяет понять, как мы совершенствуемся в чем-то, требующем двигательных навыков и как эти навыки закрепляются»,
- заявил Спитцер, председатель Atkinson Family в Biological Sciences Section of Neurobiology и директор Института мозга и интеллекта Кавли.
Результаты исследования были опубликованы в Nature Communications.
Лаборатория Спитцера обнаружила эффект переключения нейротрансмиттеров в мозге взрослых млекопитающих и провела новаторское исследование способности нейронов к изменению идентификационных характеристик передаваемых ими трансмиттеров в ответ на устойчивые стимулы, что обычно приводит к изменениям в поведении.
Проведя исследование, в котором описывалось переключение нейротрансмиттеров в состоянии депрессии, Спитцер и его коллеги задались вопросом, какую роль такое переключение может играть в здоровом организме?
Ли утверждает, что полученные результаты подчеркивают
важность физических упражнений даже дома во время текущей ситуации с карантином из-за пандемии.
«Это исследование показывает, что повышение пластичности полезно для мозга, - заявил Ли. - Для людей, которые хотели бы улучшить свои двигательные навыки, выполнение любых упражнений может быть полезно для поддержания такой пластичности».
«Например, если после карантина вы намерены освоить такие трудные, но интересные виды спорта, как серфинг или скалолазание, то обычный бег на движущейся дорожке или занятия йогой дома сейчас могут принести плоды в будущем».
Во время исследования Ли и Спитцер сравнивали мышей, которые выполняли недельную программу тренировок в «беличьем» колесе, с мышами не имевшими к нему доступа.
Они обнаружили, что тренировавшаяся группа приобрела несколько ресурсоемких двигательных навыков, таких как умение сохранять равновесия на вращающемся бревне или способность быстрее пробегать по гимнастическому бревну, чем нетренировавшаяся группа.
После исследования мозга бегавших мышей было обнаружено, что группа нейронов в области мозга, известной как педункулопонтинное ядро (cPPN), которое регулирует двигательную координацию, переключила нейротрансмиттеры с ацетилхолина на ГАМК (гамма-аминомасляную кислоту).
Для подтверждения своих выводов исследователи использовали молекулярные инструменты, чтобы заблокировать данное переключение трансмиттеров, происходящее в результате тренировок.
Оказалось, что эффект улучшенного усвоения двигательных навыков у этих мышей тут же исчез.
Основываясь на своих выводах, исследователи предлагают новую модель, в которой переключение с cPPN возбуждающих холинергических нейронов к тормозящим ГАМК нейронам обеспечивает контроль обратной связи, регулирующий координацию движений и обучение навыкам.
Исследователи заявляют о возможности лучшего понимания того, что переключение нейротрансмиттеров приводит к изменениям основных двигательных навыков и что они хотели бы проверить и другие идеи, например, можно ли намеренно переключать нейротрансмиттеры для улучшения двигательных навыков даже без физической активности.
Они также планируют выяснить, улучшают ли физические упражнения усвоение двигательных навыков у людей с неврологическими нарушениями.
«Мы полагаем, что переключение нейротрансмиттеров является базовым объяснением того, почему регулярный бег улучшает усвоение других двигательных навыков, и показывает направление клинического лечения двигательных расстройств», - заключают авторы научного доклада.
Спитцер добавляет, что «с пониманием этого механизма появляется возможность манипулирования им и дальнейшего использования в практических целях. Для травмированного или больного человека это может быть инструментом изменения ситуации к лучшему... неким толчком для нервной системы».
Исследование финансировалось за счет грантов Медицинского фонда Эллисона, Фонда У. М. Кека, Национального института здравоохранения (NS047101) и Фонда Overland.
Вывод простым языком
Никогда не прекращайте тренироваться! Старайтесь двигаться при любых условия!
Перевод: Виктор Трибунский
Читайте также
Перепечатка допустима со ссылкой на первоисточник.
Узнали что-то новое из этой статьи? Пожалуйста, поставьте ЛАЙК. Хотите узнать еще больше? Подпишитесь на мой канал! Спасибо.
Об авторе канала Tribunsky.RU
Источник: Hui-quan Li, Nicholas C. Spitzer. Exercise enhances motor skill learning by neurotransmitter switching in the adult midbrain. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-16053-7