Упражнения повышают способность к обучению двигательным навыкам через изменения в передатчиках мозга

Врачи продолжаю впечатлять многими преимуществами физических упражнений. Энергия, настроение, сон и моторные навыки улучшаются благодаря регулярному режиму фитнеса, включающему такие занятия, как бег. Это стало особенно интересным во время пандемии COVID-19.

Но что конкретно происходит в мозге во время этих улучшенных состояний здоровья? Основные неврологические изменения, которые открывают дверь к этим преимуществам, неясны.

В настоящее время помощник ученого проекта Хуэй-цюань Ли и профессор Ник Спитцер из Калифорнийского университета в Сан-Диего определили ключевые неврологические модификации после длительных упражнений. Сравнивая мозг мышей, которые работали, с мышами, которые не совершали физических упражнений, Ли и Спитцер обнаружили, что специфические нейроны переключали свои химические сигналы, называемые нейротрансмиттерами, после упражнений, что привело к улучшению обучения для приобретения двигательных навыков.

«Это исследование дает новое понимание того, как мы умеем делать то, что требует двигательных навыков, и предоставляет информацию о том, как на самом деле эти навыки приобретаются», - заявил Спитцер.

Лаборатория Спитцера обнаружила переключение нейротрансмиттеров в мозге взрослого млекопитающего и провела новаторские исследования способности нейронов изменять свою идентичность передатчика в ответ на устойчивые стимулы, что обычно приводит к изменениям в поведении. Проведя исследование, в котором описывалось переключение нейромедиаторов при депрессии, Спитцер и его коллеги начали обращать внимание на то, как такое переключение может быть вовлечено в здоровые состояния.

Ли говорит, что результаты подчеркивают важность физических упражнений даже дома во время текущей ситуации с карантинной пандемией.

«Это исследование показывает, что для мозга полезно добавить больше пластичности», - сказал Ли. «Для людей, которые хотели бы улучшить свои двигательные навыки, может быть полезно выполнить некоторое упражнение, чтобы продвинуть эту форму пластичности, чтобы принести пользу мозгу. Например, если вы надеетесь учиться и получать удовольствие от сложных видов спорта, таких как серфинг или скалолазание, когда мы больше не укрываемся дома, может быть полезно регулярно бегать на беговой дорожке или продолжать заниматься йогой дома».

В ходе нового исследования Ли и Спитцер сравнили мышей, которые выполнили неделю упражнений на беговых колесах, с мышами, которые не имели доступа к беговым колесам. Они обнаружили, что группа, которой выполняли упражнения, приобрела несколько требовательных двигательных навыков, таких как пребывание на вращающемся стержне или более быстрое пересечение балансира, чем в группе без упражнений.

Когда мозг бегущих мышей был исследован, было обнаружено, что группа нейронов в области мозга, известной как хвостовое педункулопонтинное ядро ​​(cPPN), которое регулирует координацию движений, переключила нейротрансмиттеры с ацетилхолина на ГАМК.

Чтобы подтвердить свои выводы, исследователи использовали молекулярные инструменты, чтобы заблокировать недавно идентифицированный переключатель передатчика, полученный в результате тренировки. Они обнаружили, что усиление обучения двигательным навыкам у этих мышей было предотвращено. Основываясь на своих выводах, исследователи предлагают новую модель, в которой преобразование cPPN возбуждающих холинергических нейронов в ингибирующие GABAergic нейронов обеспечивает контроль обратной связи, регулирующий координацию движений и обучение навыкам.

Исследователи говорят, что открытие может привести к дальнейшим открытиям, где переключение нейротрансмиттеров приводит к изменениям основных двигательных навыков. Исследователи говорят, что они хотели бы проверить идеи, например, могут ли нейротрансмиттеры быть преднамеренно переключены на улучшение моторных навыков, даже без упражнений. Они также планируют провести исследование того, вызывает ли физические упражнения пользу от обучения двигательным навыкам у людей с неврологическими расстройствами.

«Мы полагаем, что переключение нейротрансмиттеров обеспечивает основу, на которой устойчивый бег приносит пользу обучению двигательным навыкам, ставя цель для клинического лечения двигательных расстройств», - заключают авторы в статье.

Спитцер говорит: «С пониманием этого механизма появляется возможность манипулировать им и использовать его для дальнейших полезных целей. У раненого или больного человека это может быть способ дать нервной системе дополнительный импульс ».

Источник: UC SD News