– Valikosta (Suomi)

– YLLÄ: © ISTOCK.COM, GRIVINA

tunnin päivässä, viisi päivää viikossa, hiiret Hiroshi Maejima fysiologia laboratorion Hokkaido University, Sapporo, Japani, osui juoksumatto. Tutkijan tavoitteena on saada Eläimet noudattamaan harjoitusrutiinia ei ole mitata niiden lihasmassaa tai kestävyyttä. Hän haluaa tietää, miten liikunta vaikuttaa heidän aivoihinsa.

tutkijat ovat jo pitkään tunnustaneet, että liikunta terävöittää tiettyjä kognitiivisia taitoja., Maejima kollegoineen onkin huomannut, että säännöllinen liikunta parantaa hiirten kykyä erottaa uusia esineitä niistä, joita he ovat aiemmin nähneet. Viimeisten 20 vuotta, tutkijat ovat alkaneet saada juuri nämä edut, tutkimukset osoittaa lisää määrää hippokampuksessa, uusien neuronien, ja soluttautumista verisuonten aivoihin. Nyt Maejima ja muut alkavat selvittää epigeneettisiä mekanismeja, jotka ajavat liikunnan mukanaan tuomia neurologisia muutoksia.,

lokakuussa, Maejima joukkue on todettu, että aivot jyrsijöiden, että juoksi oli suurempi kuin normaali histoni asetylointi hippokampuksessa, aivojen alueella pidetään istuimen oppimisen ja muistin.1 epigeneettiset merkit johti korkeampiin ilmaisu Bdnf, geenin brain-hermokasvutekijä (BDNF). Tukemalla kasvua ja kypsymistä uusia hermosoluja, BDNF on ajatellut edistää aivojen terveyttä, ja korkeampi se korreloi parantaa kognitiivista suorituskykyä hiirillä ja ihmisillä.

runsaasti tietoa eduista treenata nousemassa eläinten ja ihmisten tutkimukset, lääkärit ovat alkaneet määrätä käyttää potilaille, joilla on hermoston sairauksien, kuten Parkinsonin ja Alzheimerin, sekä ihmiset, joilla on muita aivojen häiriöt, epilepsia ahdistusta. Käynnissä on monia kliinisiä tutkimuksia neurodegeneratiivisten sairauksien, masennuksen ja jopa ikääntymisen liikuntainterventioista. Lupaavat tulokset voisivat vahvistaa liikunnan käyttöä neuroterapiana.,

”kukaan Ei usko liikunta on magic bullet”, sanoo Kirk Erickson, kognitiivinen psykologi University of Pittsburgh. ”Mutta se ei tarkoita, ettemmekö tekisi sitä.,”

elin-aivot-yhteys

1990-luvun lopulla, sitten-postdoc Henriette van Praag ja muut jäsenet Ruosteessa Gage on lab Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Kalifornia, kiehtoi viimeaikaiset havainnot ryhmästä osoittaa, että hiirillä, joiden häkit oli leluja ja pyöriä kehitetty enemmän uusien neuronien hippokampuksessa, aivojen alue tärkeä oppimisen ja muistin, kuin hiiret elävät vähemmän stimuloiva kotelot.

Katso ”Lab Leluja”

Van Praag halusi tunnistaa, mikä osa rikastettu ympäristöissä oli suurin vaikutus aivoihin., Hän sai jotkut hiiret opettelemaan uimaan vesilabyrintissä, kun taas toiset uivat avovedessä, juoksivat juoksupyörällä tai olivat vuorovaikutuksessa useiden muiden hiirien kanssa. 12 päivän jälkeen, uusien neuronien oli suurin ryhmä hiirillä, jotka juoksivat: heillä oli kaksinkertainen määrä uusia hermosoluja kuin hiiret sokkelo tai vettä.2

seuranta-tutkimus julkaistiin muutamaa kuukautta myöhemmin, van Praag ja hänen kollegansa osoittivat, että neurogenesis herätti käynnissä pyörän korreloi hiiret on kyky muistaa sijainnin piilotettu foorumi tankissa vettä., Aivot hiirillä, että juoksi oli myös suurempi uudelleenjärjestely yhteyksiään kuin ne hiiret, jotka eivät toimi, mikä viittaa siihen, liikunta vaikuttaa plastisuus.3 ”koko rivi tutkimusta liikunta ja neurogenesis kasvoi siellä,” sanoo van Praag, joka alkoi lenkkeily säännöllisesti nähtyään tuloksia.

viimeisten kahden vuosikymmenen aikana tutkijat ovat tunnistaneet monia molekyylimekanismeja, joiden taustalla on liikunnan vaikutus kognitioon., Liikunta, tutkimukset ovat osoittaneet, johtaa vapauttaa proteiineja ja muita molekyylejä, lihasten, rasvakudoksen ja maksan kudos, joka voi vaikuttaa tasoa BDNF ja muita aineita, jotka kannustaa neurogenesis -, nopeus-uusi-neuroni kypsymisen, edistää aivojen vaskularisaation, ja jopa lisätä määrää hippokampuksessa ihmisillä.

liikunnan vaikutukset

liikunta lisää aivojen hippokampuksen määrää ja parantaa hiirillä ja ihmisillä oppimista ja muistia. Hiiritutkimukset ovat yhdistäneet nämä vaikutukset uusien neuronien kasvuun ja kypsymiseen., Nyt tutkijat alkavat selvittää molekyylimekanismeja, jotka yhdistävät liikunnan näihin kognitiivisiin hyötyihin.

BRAIN-hermokasvutekijä

Liikunta vaikuttaa tasoa neurotrophins, proteiineja, jotka edistävät leviämisen neuronien ja tukea niiden toimintaa. Fyysinen aktiivisuus parantaa DNA-demetylaatio vuonna promoottori alueen Bdnf-geenin, lisäämällä ilmaus neurogenesis edistäviä signalointi tekijä., Lisäksi histoniasetylaatio näyttää löysäävän kromatiinia Bdnf-transkription vahvistamiseen.

VERTA SIGNAALEJA

Liikunta johtaa eritystä molekyylien lihas-ja rasvasolujen, jotka vaikuttavat kasvutekijöiden aivoissa, vaikuttaa muoto ja funktio hippokampuksessa nopeuttamalla uusien hermopäätteiden kasvua ja tilavuus kasvaa aivojen alueella.

SIITTIÖIDEN

siittiöiden uros hiiret, että liikunta, runsaasti tiettyjä mikrorna, jotka liittyvät oppimisen ja muistin lisää., Hiirten jälkeläisillä on vähäisiä kognitiivisia etuja verrattuna istumatyöhiirten jälkeläisiin.

kysymykseen, sitten tuli: Miten nämä tekijät muuttuvat geenien ilmentymistä aivoissa? Vuonna 2009, aivotutkija Hans herbert Reul, University of Bristol ja kollegoineen julkaisi yhden ensimmäisistä tutkimuksista katsoa laajasti epigeneettiset muutokset vastauksena liikunta. Joukkue laittaa rotilla läpi stressaavaa haaste, asettamalla ne osaksi uuden häkin ympäristöissä tai pakottaa heidät uimaan dekantterilasiin vettä., Jälkeen stressaavaa kokemuksia, eläimiä, jotka oli ajaa säännöllisesti pyörä oli korkeampi histoni asetylointi koko genomin soluissa dentate gyrus, osa neurogenesis hippokampuksessa, jossa tapahtuu. Aktiivinen eläimiä, jotka sitten toimivat vähemmän stressaantuneita kuin enemmän istumista kollegansa, kun reexposed, että stressaavissa ympäristöissä. Rotat, jotka käytti käyttivät vähemmän aikaa tutustuen uuteen häkkiin tai kamppailee vedessä, jossa he sen sijaan leijui heidän päänsä vedenpinnan yläpuolella., Havainnot viittaavat siihen, että juoksun ja stressin yhdistelmästä aiheutunut asetylaatio auttoi eläimiä selviytymään paremmin myöhemmästä stressistä.4

Liikunnan aiheuttamat epigeneettiset muutokset ”on hämmästyttävä kyky säädellä synaptic ja kognitiivinen plastisuus”, sanoo Fernando Gomez-Pinilla, aivotutkija at University of California, Los Angeles, joka on johtanut useita vastaavia tutkimuksia.

Koska Reul on tutkimus, vähintään kaksi tusinaa toiset ovat raportoineet, asetylointi ja muita epigeneettisiä muutoksia, jotka viittaavat liikunta aivoihin jyrsijöillä. Mooses Chao, molekyyli neurobiologi New York University School of Medicine, ja kollegoiden äskettäin havaitsi, että hiiret juoksi usein pyörillä oli korkeampi BDNF ja ketoni, joka on sivutuote, rasva-aineenvaihdunta vapauttaa maksasta. Pistäminen ketoni aivot hiirillä, jotka eivät suorita auttoi estää histoni deacetylases ja lisäsi Bdnf ilmentyminen hippokampuksessa., Havainto osoittaa, miten molekyylit voivat kulkea veren kautta, ylittää veri-aivoesteen, ja aktivoida tai estää epigeneettisiä markkereita aivoissa.5

Vaikka jotkut tutkijat koetin epigeneettiset yhteys liikunta ja kognitiivinen kyvykkyys, toiset jatkavat paljastaa aiemmin tuntemattomia linkkejä. Vuonna 2016, esimerkiksi, van Praag, nyt Florida Atlantic University Brain Institute, ja kollegat havaitsivat, että proteiini, jota kutsutaan cathepsin B, jota erittyy lihassolujen liikunnan aikana, oli tarpeen liikunta kannustaa neurogenesis hiirillä., Kudoksen kulttuurien aikuisten hippokampuksen hermostoputken kantasolujen, cathepsin B kasvatti ilmaus Bdnf ja tasot sen proteiinin ja parannettu ilmaus geeni nimeltä doublecortin (DCX), joka koodaa proteiinia tarvitaan hermo muuttoliike. Katepsin B knockout-hiiret eivät muuttuneet neurogeneesissä harjoituksen jälkeen.

kukaan Ei usko liikunta on magic bullet. Mutta se ei tarkoita, ettemmekö tekisi sitä.,

—Kirk Erickson, University of Pittsburgh

Van Praag tiimi totesi myös, että muilla kädellisillä ja ihmisillä, jotka juoksi juoksumatot oli kohonnut veren seerumin cathepsin B-harjoituksen jälkeen. Seuraavat neljä kuukautta käynnissä juoksumatolla kolme päivää viikossa 45 minuuttia tai enemmän, osallistujat kiinnittivät tarkempia kuvia muistista kuin tutkimuksen alussa, ennen kuin he alkoivat käyttää.,6

kourallinen tutkimus-ryhmät ovat nyt alkaneet vaivalloisesti etsiä muita molekyylejä julkaissut harjoituksen aikana, että voisi parantaa toimintaa Bdnf ja muut aivojen edistäviä geenejä, sanoo van Praag, ja se on tulossa selvää, että mitä tapahtuu elimistössä vaikuttaa aivoihin. ”Emme ajattele sitä niin paljon kuin pitäisi.”

Parantavaa toimintaa

1980-luvulta Lähtien, tutkimukset ihmisillä ovat osoittaneet, yhteys liikunta ja voitot kognitiiviseen suorituskykyyn. Tämän suhteen ymmärtäminen on erityisen tärkeää potilaille, joilla on neurologisia sairauksia., University of Southern California aivotutkija Giselle Petzinger on ollut hoidettaessa potilaita, joilla on Parkinsonin tauti vuosikymmeniä ja on havaittu, että ne, jotka liikunta voi parantaa tasapainoa ja kävelyä. Tällainen havainto vihjasi, että aivot säilyttää joitakin plastisuus sen jälkeen, kun taudin oireet asetettu, hän sanoo, jossa hermo yhteyksiä, jotka muodostavat tukea voittoja motorisia taitoja.

muutama vuosi sitten Petzinger kollegoineen alkoi tutkia hiirimallia Parkinsonin taudista., Tiimi totesi, että aktiivinen hiirillä oli enemmän dopamiinin reseptoreihin basal ganglia, ryhmä hermosolujen rakenteiden tärkeää, jotta liikkuminen, oppiminen ja tunteet.7 dopamiinin reseptoreihin korreloi aivojen plastisuus, ja dopamiinin reseptorin menetys on yksi allekirjoitus merkkejä Parkinsonin taudin. Käyttämällä dopamiinin antagonisti kuten radioaktiivista merkkiainetta, tiimi totesi, että potilaat, jotka kävelivät juoksumatolla kolme kertaa viikossa kahdeksan viikon ajan lisääntynyt määrä dopamiinin reseptoreihin basal ganglia.,8

Maksaa sitä eteenpäin

jo 1990-luvulla tutkimukset alkoivat näkyä epäsuoria yhteyksiä raskaana olevien naisten liikuntaa ja aivot niiden kehittynyt vauvoja. Esimerkiksi vuoden 1996 tutkimus osoitti, että viisivuotiaana, lapset, äidit, jotka käyttivät säännöllisesti raskauden aikana toimivat paremmin testeistä yleistä älykkyyttä ja suullinen kielitaito kuin lapset, joiden äidit eivät olleet käyttäneet paljon (J Pediatrics, 129:856-63). Ja tätä yhdistystä tukevaa tutkimusta kertyy edelleen., Vuonna 2016, esimerkiksi, yksi tutkimus osoitti, että pojat syntynyt fyysisesti aktiivinen äidit olivat korkeampia pisteitä matematiikan ja kielten kokeet kuin pojat istumista äidit (J Matern Sikiön Vastasyntyneiden Med, 29:1414-20).
tutkijat ovat jo pitkään olettaneet, että liikunnan aiheuttamat muutokset jälkeläisiin ovat luonteeltaan epigeneettisiä, ja viimeaikaiset tutkimukset alkavat tukea tätä hypoteesia. Eräs ryhmä kertoi vuonna 2015, että kolmen kuukauden fyysinen liikunta muutti nuorten miesten sperman DNA-metylaatiokuvioita., Tweaks tapahtui geeneissä, jotka liittyivät skitsofreniaan, Parkinsonin tautiin ja muihin aivosairauksiin (Epigenomiikka, doi: 10.2217/epi.15.29).

Katso ”Haamuja Perimässä”

edelleen tutkia liikunnan aiheuttamia muutoksia geenien ilmentyminen, Anthony Hannan ja Florey Instituutti Neurotieteen ja Mielenterveyden Victoria, Australia, ja kollegat opiskeli siittiöiden hiiriä, joka kulki pyörillä tai suorittaa muut fyysistä toimintaa. Ryhmä osoitti, että liikunta vauhditti useiden pienten RNAs-yhdisteiden ilmentymistasojen muutoksia uroshiirten sukusoluissa., Tiedetään, että sukusoluihin pakatut pienet Rnat voivat vaikuttaa jälkeläisten aineenvaihduntaan ja mahdollisesti myös oppimiseen ja muistiin. Uros hiiret syntynyt isien kanssa nämä muutokset ja niiden siemennesteen oli vähentää ahdistusta tasoilla, johtava kirjoittajat päätellä, että vanhempien liikunta voi käyttää transgenerational vaikutus jälkeläisiä on henkistä terveyttä (Transl Psychiat, 7:e1114, 2017).,

Aiemmin tänä vuonna, André Fischer, kokeellinen neuropathologist saksan Center for Hermoston rappeutumissairauksien Göttingen, ja hänen kollegansa julkaistu yksi kaikkein vakuuttava tutkimukset osoittavat, että hyödyt rikastettu ympäristö aivot voidaan siirtää epigenetically vanhemmalta jälkeläisiä. Tiimi laittoi aikuiset uroshiiret häkkiin juoksupyörien ja muiden lelujen kanssa, kun taas joukko heidän serkkujaan asui häkeissä ilman pyöriä tai leluja., Synaptic yhteydet kasvoi hiiret rikastettu ympäristöissä, ja joukkue näki myös lisääntynyt yhteydet aivoissa vaikuttavan hiirten jälkeläiset—sekä miehillä että naisilla. Jälkeläisiä oppinut hieman nopeammin ja oli vähän parempi muisti kuin hiiret, joilla vanhemmat kasvatetaan perinteisissä häkeissä, vaikka erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä (Solu Rep, 23:P546–54, 2018)., Analysoidaan siittiöiden vanhemman hiiret, Fischer ja hänen kollegansa tunnistaa kaksi mikrorna—miR212 ja miR132, sekä liittyy hermosolun kehitystä, joka ilmestyi vaikuttaa kognitiivisia kykyjä vaikuttavan hiirten jälkeläiset.
vielä ei ole selvää, ovatko nämä löydökset käännettävissä ihmisille, mutta Fischer kollegoineen kirjoittaa tutkimuksessaan, että tulokset voivat olla tärkeitä lisääntymislääketieteelle. ”Ajatus siitä . . . aikuiskoulutuksesta on kognitiivista hyötyä paitsi tämän toimenpiteen kohteena olevalle yksilölle,myös sen jälkeläisille.,”

Petzinger hiiri tutkimukset ovat paljastaneet myös muita mahdollisia mekanismeja liikunta on hyötyä Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla, mukaan lukien ylläpito dendritic piikit, pieni ulokkeita, jotka haarautuvat hermosolujen saada sähkötekniset muilta neuronien lähellä, ja synapseja pitkin nämä piikit.,9 Nämä vaikutukset näkyvät muuttaa synaptic yhteydet sisällä hiirten aivoja ja muuttaa eläinten taudin etenemistä, sanoo Petzinger, joka on juuri lopettelemassa trial käyttää harjoituksen tavoite kognitiivinen vajaatoiminta, Parkinsonin tauti.

Reseptiä liikunta voi myös olla hyötyä Alzheimerin tautia tai joilla on riski sairastua tautiin. Useat tutkimukset osoittavat, että fyysinen aktiivisuus voi torjua kohonnut riski sairastua tautiin yksilöiden kuljettavat APOE-ε4-alleeli—yleisin geenin variantti liittyy myöhään puhkeamista tauti., Tuoreempien tutkimusten mukaan liikunta voi torjua tautiin liittyvää aivojen rappeutumista.

Opiskelu harjoituksen vaikutus hermostoon voisi auttaa tutkijoita tunnistamaan paras ja tehokkain strategia ylläpitää aivojen terveyttä, kun vanhenemme.,

—Giselle Petzinger, University of Southern California

Vuonna 2018, van Praag, sekä tutkijat Harvard Medical School, MIT, Massachusetts General Hospital, Dana-Farber Cancer Institute, ja Salk Institute, julkaistu hiiri tutkimuksessa todettiin, että kumpikaan neuroprotektiivinen lääke-tai geenihoitoa ylituotannosta WNT3, proteiini, joka on linkitetty neurogenesis, päinvastainen merkkejä dementiasta. Mutta kun hiiret saivat harrastaa liikuntaa, niiden kognitiivinen suorituskyky parani., Kun joukkue yhdistettynä neuroprotektiivisia huumeiden kanssa hoitoja tästä seuraa käytännössä kaikissa tapauksissa, että Bdnf-geenin aivot hiirillä, jotka eivät liikuntaa, parannuksia niiden kognitiivisen suorituskyvyn sovittaa ne hiiret, jotka saivat pääsyn käynnissä pyörän.10 työ voi van Praagin mukaan tarjota keinoja sellaisten neurodegeneratiivisten sairauksien hoitoon, jotka ovat liian heikkoja liikuntaan.

Katso ”Liikunta on Hyötyä Dementia Voidaan Tehdä Kemiallisesti”

tuloksena myös tarjoaa tukea 58 kliinisissä tutkimuksissa tällä hetkellä tehdään harjoitus, kognitio, ja Alzheimerin tauti., On lähes 100 meneillään olevissa tutkimuksissa, mukaan lukien Petzinger on, tutkitaan liikunnan rooli helpottaa Parkinsonin taudin oireita, ja satoja enemmän katsot liikunta interventio masennusta vastaan. Jotkut tutkijat jopa testaavat liikunnan vaikutuksia ikääntymiseen.

”aktiivinen elämäntapa ei aio kääntää 70-vuotias aivojen 30-vuotias aivot”, sanoo Petzinger. ”Mutta opiskelu harjoituksen vaikutus hermostoon voisi auttaa tutkijoita tunnistamaan paras ja tehokkain strategia—onko se on toimintaa yksin tai toiminnan yhdistetty huumeita—ylläpitää aivojen terveyttä, kun vanhenemme.,”

1. H. Maejima et al., ”Liikunta ja matalan tason GABAA-reseptorin esto moduloida liikeaktiivisuutta ja ilmaus BDNF mukana muutoksia epigeneettiset asetuksen hippokampuksessa,” Neurosci Lett, 685:18-23, 2018.
2. H. van Praag et al.”Käynnissä lisää solujen lisääntymistä ja neurogenesis aikuisten hiiri dentate gyrus,” Nat Neurosci, 2:266-70, 1999.
3. H. van Praag et al., ”Juokseminen parantaa neurogeneesiä, oppimista ja pitkäaikaista potentiaatiota hiirillä”, PNAS, 96:13427-31, 1999.
4. A. Collins et al.,, ”Liikunta parantaa kognitiivisia vastauksia psyykkinen stressi kautta lisälaite epigeneettiset mekanismit ja gene expression in the dentate gyrus,” PLOS ONE, 4:e4330, 2009.
5. S. F. Sleiman et al., ”Liikunta edistää ilmaus aivojen hermokasvutekijän (BDNF) kautta toiminnan ketoni kehon β-hydroksibutyraatti,” eLife, 5:e15092, 2016.
6. H. Y. Moon et al.”Käynnissä aiheuttama systeeminen cathepsin B eritys liittyy memory-toiminto,” Cell Metab, 24:332-40, 2016.
7. B. E. Fisher et al.,, ”Liikunnan aiheuttamaa käyttäytymisen elpyminen ja neuroplasticity in 1-metyyli-4-fenyyli-1,2,3,6-tuoreissa tutkimuksissa on–lesioned hiiri basal ganglia,” J Neuro Res, 77:378-90, 2004.
8. B. E. Fisher et al., ”Juoksumatto harjoitus nostaa striatumin dopamiini D2-reseptorin sitova mahdollinen potilailla, joilla oli varhaisvaiheen Parkinsonin tauti”, NeuroReport, 24:509-14, 2013.
9. W. A. Toy et al.,, ”Juoksumatto harjoitus kääntää dendritic spine tappio suora ja epäsuora striatumin keskipitkän piikkinen neuronien 1-metyyli-4-fenyyli-1,2,3,6-tuoreissa tutkimuksissa (MPTP) hiiri malli Parkinsonin tauti,” Neurobiol Dis, 63:201-09, 2014.
10. S. H. Choi et al.”Yhdistetty aikuisten neurogenesis ja BDNF matkivat liikunnan vaikutuksia kognitioon Alzheimer-hiiri malli,” Tiede, 361:eaan8821, 2018.