Ćwiczenia poprawiają zdolności poznawcze: nowe dane na temat swobodnie poruszających się cząsteczek
Naukowcy od lat wiedzą, że aktywność fizyczna jest niezwykle korzystna dla mózgu. Poprawia pamięć, funkcje poznawcze, a nawet chroni przed chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera. Jednak dokładny mechanizm tego stymulującego wpływu na mózg pozostał tajemnicą.
Chociaż lepsze krążenie, zmniejszony stres i mocniejsze serce są powiązane z aktywnością fizyczną, nie wyjaśniają w pełni, w jaki sposób ćwiczenia wpływają na miliardy neuronów w naszych mózgach. Zachęcanie do nowych badań na myszach sugeruje, że odpowiedź może być ukryta w maleńkich pakietach zwanych pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi, które przemieszczają się w krwiobiegu.
Pomyśl o tych pęcherzykach jako o kurierach molekularnych dostarczających ważne informacje: białka i materiał genetyczny. W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Brain Research naukowcy odkryli, że młode dorosłe myszy, które biegały na kółkach przez cztery tygodnie, miały krew bogatą w te pęcherzyki, zwłaszcza te zawierające cząsteczki związane z obroną antyoksydacyjną i neurogenezą (tworzeniem nowych komórek mózgowych).
Kiedy naukowcy wstrzyknęli te „wytrenowane” pęcherzyki nieaktywnym myszom, wydarzyła się zaskakująca rzecz: nieaktywne myszy wytworzyły około 50% więcej nowych komórek mózgowych w hipokampie, obszarze odgrywającym ważną rolę w uczeniu się i zapamiętywaniu. Co ważne, większość tych nowych komórek rozwinęła się w funkcjonalne neurony.
Meghan Connolly, która prowadziła badanie, była zaskoczona specyfiką efektu. Pęcherzyki od biegających myszy stymulowały wzrost neuronów, podczas gdy pęcherzyki od myszy prowadzących siedzący tryb życia nie. Chociaż nie jest jasne, czy pęcherzyki te dostają się do mózgu bezpośrednio, czy też działają pośrednio poprzez inne sygnały, obecność białek promujących neurogenezę jest mocnym wskazaniem.
Ten wzrost liczby nowych neuronów jest zachęcający, ale może być naprawdę użyteczny tylko wtedy, gdy przetrwają i zintegrują się z istniejącymi sieciami mózgowymi. „Te nowo utworzone neurony nadal potrzebują kilku tygodni, aby urosnąć i połączyć się z istniejącymi sieciami w mózgu” – wyjaśnia Paul Lucassen, neurolog, który nie brał udziału w badaniu. Tylko wtedy mogą znacząco przyczynić się do uczenia się i zapamiętywania.
Konieczne są dalsze badania, aby potwierdzić, czy pęcherzyki te mogą przywrócić neurogenezę i poprawić pamięć w zwierzęcych modelach chorób mózgu. Niektórzy badacze już badają tę ekscytującą ścieżkę.
W innym badaniu opublikowanym w czasopiśmie iScience naukowcy wykorzystali mysi model choroby Alzheimera. Odkryli, że myszy aktywne fizycznie wykazywały mniejszą akumulację amyloidu (cecha charakterystyczna choroby Alzheimera) w korze mózgowej oraz miały lepsze funkcje metaboliczne i pamięć w porównaniu z myszami nieaktywnymi. Co ciekawe, gdy pęcherzyki od wytrenowanych myszy podano donosowo naiwnym zwierzęcym modelom choroby Alzheimera, replikowały one niektóre z tych korzyści metabolicznych, ale nie poprawiały znacząco pamięci ani nie zmniejszały poziomu amyloidu.
Naukowcy spekulują, że sposób porodu (w tym lekkie znieczulenie) mógł mieć wpływ na wyniki pamięci. Obecnie prowadzone są dodatkowe eksperymenty na ludziach, które porównują ruch pęcherzyków tam i z powrotem z mózgu podczas aktywności fizycznej. Wczesne odkrycia wskazują, że pęcherzyki przeznaczone do mózgu mogą być wzbogacone w białka wpływające na funkcje poznawcze.
Chociaż te maleńkie przekaźniki pęcherzykowe są bardzo obiecujące, należy pamiętać, że aktywność fizyczna prawdopodobnie wpływa na mózg wieloma wzajemnie połączonymi drogami. Yoram Mul, neurobiolog badający wpływ ćwiczeń na mózg, doskonale to ujął: „To całościowy wpływ organizmu, a nie pojedynczy czynnik, który wszystko wyjaśnia, ale raczej symfonia wielu czynników i procesów działających w doskonałej harmonii”. Aktywność fizyczna uruchamia łańcuch pozytywnych zmian w całym organizmie – mięśniach, nerwach, a nawet mikroorganizmach jelitowych – ostatecznie korzystnych dla mózgu.
