研究:运动会改变大脑的神经递质!多运动益处多!

2020
05/06

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转化医学网 / Lauren
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运动技能学习是日常生活的基础,由皮层、丘脑、基底神经节、脑干、小脑和脊髓等神经网络调节。

导言:运动技能学习是日常生活的基础,由皮层、丘脑、基底神经节、脑干、小脑和脊髓等神经网络调节。神经元和神经胶质的可塑性对运动技能的学习都是至关重要的,而这种可塑性的破坏会导致运动能力的丧失。有氧体育锻炼能提高获得新运动技能的能力,并可作为许多运动障碍的治疗手段,但其作用的基础尚不清楚。

医生们不断地向我们强调运动的诸多好处。能量、情绪、睡眠和运动技能都可以通过定期的健身计划得到改善,例如跑步等活动。这在COVID-19大流行时期变成特别令人感兴趣的问题。

但是在这些健康状况改善的过程中,大脑会发生什么呢?有这些益处的潜在的神经系统变化还不清楚。

现在,助理项目科学家李惠泉(Hui-quan Li)和加州大学圣地亚哥分校的著名教授尼克·斯皮策(Nick Spitzer)已经确定了持续锻炼后的关键神经系统的改变。李和斯皮策发现,通过比较运动和不运动的老鼠大脑,特定的神经元会在运动后改变它们的化学信号,即神经递质,从而提高学习运动技能的能力。

神经生物学生物科学部阿特金森家族主席、卡夫利脑与心智研究所所长斯皮策表示,“这项研究为我们擅长需要运动技能的事情提供了新的视角,并提供了关于这些技能实际上是如何习得的信息。”

这项研究的结果在5月4日发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

斯皮策的实验室在成年哺乳动物的大脑中发现了神经递质转换,并领导了一项开创性的研究,研究神经元在持续刺激下改变其递质特性的能力,这通常会导致行为的改变。斯皮策和他的同事们在进行了描述抑郁症中神经递质转换的研究之后,开始将注意力转向这种转换如何与健康状况相关。

李说,这些结果强调了运动的重要性,即使是在目前大流行隔离在家的情况下。

李表示,“这项研究表明,大脑增加更多的可塑性是有好处的,对于那些想要加强运动技能学习的人来说,做一些运动来促进这种对大脑有益的可塑性可能是有用的。如果你希望不呆在家里的时候学习并享受冲浪或攀岩等富有挑战性的运动,现在在跑步机上跑步或在家练习瑜伽都是不错的选择。”

持续跑步可以提高运动技能的学习

在这项新的研究中,李和斯皮策将完成了一周滚轮运动的老鼠和没有滚轮运动的老鼠进行了比较。他们发现,运动组比不运动组获得了一些要求很高的运动技能,如停留在旋转杆上或比不运动组更快地越过平衡木。

当对跑步小鼠的大脑进行检测时,发现大脑区域的一组神经元,即调节运动协调的尾桥脑核(cPPN),将神经递质从乙酰胆碱转换为GABA。

为了证实他们的发现,研究人员使用分子工具来阻止运动后新发现的递质开关。他们发现,这些小鼠的运动技能学习的增强被阻止了。基于他们的发现,研究人员提出了一个新的模型,在该模型中,cPPN兴奋性胆碱能神经元向抑制性GABA神经元的转化能够提供反馈控制,调节运动协调和技能学习。

研究人员表示,这一发现可能会导致神经递质转换导致关键的运动技能改变的进一步发现。研究人员想测试一些想法,比如神经递质是否可以被有意地转换以提高运动技能,即使不锻炼。他们还计划开展一项研究,看看运动是否也能让神经系统疾病患者从运动技能学习中受益。

作者在论文中总结道“我们认为,神经递质转换为持续跑步的益处提供了基础,为运动障碍的临床治疗提供了目标。”

斯皮策说:“随着对这一机制的理解,就有了操纵和利用它以实现进一步的有益目的。对受伤或患病的人来说,这可能是扭转局面的一种方式……来进一步刺激神经系统。”

参考文献:

【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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