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新研究:運(yùn)動(dòng)會(huì)改變大腦的神經(jīng)遞質(zhì),多運(yùn)動(dòng)好處多!
2020-05-07
來(lái)源:轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)
導(dǎo)言:運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)是日常生活的基礎(chǔ),由皮層、丘腦、基底神經(jīng)節(jié)、腦干、小腦和脊髓等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)。神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)的可塑性對(duì)運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)都是至關(guān)重要的,而這種可塑性的破壞會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力的喪失。有氧體育鍛煉能提高獲得新運(yùn)動(dòng)技能的能力,并可作為許多運(yùn)動(dòng)障礙的治療手段,但其作用的基礎(chǔ)尚不清楚。
醫(yī)生們不斷地向我們強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)的諸多好處。能量、情緒、睡眠和運(yùn)動(dòng)技能都可以通過(guò)定期的健身計(jì)劃得到改善,例如跑步等活動(dòng)。這在COVID-19大流行時(shí)期變成特別令人感興趣的問(wèn)題。
但是在這些健康狀況改善的過(guò)程中,大腦會(huì)發(fā)生什么呢?有這些益處的潛在的神經(jīng)系統(tǒng)變化還不清楚。
現(xiàn)在,助理項(xiàng)目科學(xué)家李惠泉(Hui-quan Li)和加州大學(xué)圣地亞哥分校的知名教授尼克·斯皮策(Nick Spitzer)已經(jīng)確定了持續(xù)鍛煉后的關(guān)鍵神經(jīng)系統(tǒng)的改變。李和斯皮策發(fā)現(xiàn),通過(guò)比較運(yùn)動(dòng)和不運(yùn)動(dòng)的老鼠大腦,特定的神經(jīng)元會(huì)在運(yùn)動(dòng)后改變它們的化學(xué)信號(hào),即神經(jīng)遞質(zhì),從而提高學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技能的能力。
神經(jīng)生物學(xué)生物科學(xué)部阿特金森家族主席、卡夫利腦與心智研究所所長(zhǎng)斯皮策表示,“這項(xiàng)研究為我們擅長(zhǎng)需要運(yùn)動(dòng)技能的事情提供了新的視角,并提供了關(guān)于這些技能實(shí)際上是如何習(xí)得的信息?!?/span>
這項(xiàng)研究的結(jié)果在5月4日發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。
斯皮策的實(shí)驗(yàn)室在成年哺乳動(dòng)物的大腦中發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)換,并領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)開創(chuàng)性的研究,研究神經(jīng)元在持續(xù)刺激下改變其遞質(zhì)特性的能力,這通常會(huì)導(dǎo)致行為的改變。斯皮策和他的同事們?cè)谶M(jìn)行了描述抑郁癥中神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)換的研究之后,開始將注意力轉(zhuǎn)向這種轉(zhuǎn)換如何與健康狀況相關(guān)。
李說(shuō),這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了運(yùn)動(dòng)的重要性,即使是在目前大流行隔離在家的情況下。
李表示,“這項(xiàng)研究表明,大腦增加更多的可塑性是有好處的,對(duì)于那些想要加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的人來(lái)說(shuō),做一些運(yùn)動(dòng)來(lái)促進(jìn)這種對(duì)大腦有益的可塑性可能是有用的。如果你希望不呆在家里的時(shí)候?qū)W習(xí)并享受沖浪或攀巖等富有挑戰(zhàn)性的運(yùn)動(dòng),現(xiàn)在在跑步機(jī)上跑步或在家練習(xí)瑜伽都是不錯(cuò)的選擇?!?/span>
持續(xù)跑步可以提高運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)
在這項(xiàng)新的研究中,李和斯皮策將完成了一周滾輪運(yùn)動(dòng)的老鼠和沒(méi)有滾輪運(yùn)動(dòng)的老鼠進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)組比不運(yùn)動(dòng)組獲得了一些要求很高的運(yùn)動(dòng)技能,如停留在旋轉(zhuǎn)桿上或比不運(yùn)動(dòng)組更快地越過(guò)平衡木。
當(dāng)對(duì)跑步小鼠的大腦進(jìn)行檢測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)大腦區(qū)域的一組神經(jīng)元,即調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的尾橋腦核(cPPN),將神經(jīng)遞質(zhì)從乙酰膽堿轉(zhuǎn)換為GABA。
為了證實(shí)他們的發(fā)現(xiàn),研究人員使用分子工具來(lái)阻止運(yùn)動(dòng)后新發(fā)現(xiàn)的遞質(zhì)開關(guān)。他們發(fā)現(xiàn),這些小鼠的運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的增強(qiáng)被阻止了?;谒麄兊陌l(fā)現(xiàn),研究人員提出了一個(gè)新的模型,在該模型中,cPPN興奮性膽堿能神經(jīng)元向抑制性GABA神經(jīng)元的轉(zhuǎn)化能夠提供反饋控制,調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)和技能學(xué)習(xí)。
研究人員表示,這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)技能改變的進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)。研究人員想測(cè)試一些想法,比如神經(jīng)遞質(zhì)是否可以被有意地轉(zhuǎn)換以提高運(yùn)動(dòng)技能,即使不鍛煉。他們還計(jì)劃開展一項(xiàng)研究,看看運(yùn)動(dòng)是否也能讓神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者從運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)中受益。
作者在論文中總結(jié)道“我們認(rèn)為,神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)換為持續(xù)跑步的益處提供了基礎(chǔ),為運(yùn)動(dòng)障礙的臨床治療提供了目標(biāo)?!?/span>
斯皮策說(shuō):“隨著對(duì)這一機(jī)制的理解,就有了操縱和利用它以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的有益目的。對(duì)受傷或患病的人來(lái)說(shuō),這可能是扭轉(zhuǎn)局面的一種方式……來(lái)進(jìn)一步刺激神經(jīng)系統(tǒng)?!?/span>
參考文獻(xiàn):
【1】https://medicalxpress.com/news/2020-05-boosts-motor-skill-brain-transmitters.html
【2】https://www.nature.com/articles/s41467-020-16053-7
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