Ćwiczenia fizyczne stymulują funkcjonowanie mózgu poprzez wpływ na mięśnie

Nowe badanie wykazało, że ćwiczenia fizyczne odgrywają ważną rolę w zdrowiu mózgu, gdyż powodują uwalnianie z mięśni cząsteczek powiązanych z funkcjami poznawczymi.

Badanie opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences pokazuje, że gdy nerwy stymulujące mięśnie zostają aktywowane, wysyłają również sygnały do mózgu, uwalniając bioaktywne cząsteczki i nanocząsteczki, które poprawiają funkcjonowanie mózgu.

Wyniki badań podkreślają znaczenie dbania o zdrowie układu mięśniowo-szkieletowego nie tylko ze względu na zdrowie układu sercowo-naczyniowego i sprawność ruchową, ale także w celu przeciwdziałania neurodegeneracji, powiedział dr Hyunjun Kong, profesor w katedrze inżynierii chemicznej i biomolekularnej na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign oraz współautor badania.

Wyjaśnił, że: „Utrzymanie unerwienia neuronalnego jest kluczowe dla umożliwienia mięśniom wytwarzania czynników biologicznych, które są korzystne dla mózgu. Przy regularnych skurczach mięśni, mięśnie nie tylko uwalniają te korzystne czynniki, ale także pomagają utrzymać unerwienie potrzebne do zapewnienia, że nerwy nadal wysyłają sygnały do mięśni. Sygnały te są potrzebne do regulacji uwalniania czynników neurotroficznych do mózgu”.

W badaniu stymulowano mięśnie glutaminianem, aby zobaczyć, jak reagują funkcje nerwowe. Naukowcy wykorzystali modele tkanki mięśniowej, jedną unerwioną i jedną nieunerwioną, i odkryli, że unerwiona tkanka wysyłała więcej sygnałów do mózgu.

Ponieważ wraz z wiekiem lub urazem niektóre funkcje neuronów w mięśniach mogą się osłabiać, badacze byli zainteresowani tym, jak ta utrata wpłynie na zdrowie mózgu.

Jak ćwiczenia fizyczne wpływają na funkcjonowanie mózgu?

W tym badaniu naukowcy nie obserwowali osób ćwiczących. Zamiast tego badali modele tkanki mięśniowej, co oznacza, że nie można było wyciągnąć bezpośrednich wniosków na temat konkretnych form ćwiczeń i ich wpływu na zdrowie mózgu.

Kong powiedział, że poprzednie badania nad ćwiczeniami i zdrowiem mózgu wykazały bezpośrednią korelację między rozmiarem hipokampa a regularną aktywnością fizyczną. Jednak w tym nowym badaniu naukowcy przyjrzeli się układowi nerwowemu i funkcjom układu mięśniowo-szkieletowego, aby lepiej zrozumieć interakcje między mózgiem a ciałem.

„Nasze badanie nie udowodniło, w jaki sposób ćwiczenia mogą bezpośrednio poprawić funkcje poznawcze” – ostrzega Kong. „Kilka badań wykazało już, że regularne ćwiczenia mogą poprawić funkcje poznawcze u osób dorosłych. W tych badaniach uczestników proszono o regularne ćwiczenia, a zmiany w wielkości ich hipokampa były śledzone”.

„Wyniki pokazują, że osoby regularnie wykonujące ćwiczenia aerobowe mają większe hipokampy i wykazują lepsze wyniki w testach pamięci przestrzennej. Skupiliśmy się na tym, jak neurony związane z mięśniami wpływają na jedną ze ścieżek między mięśniami a mózgiem”. — Hyunjun Kong, PhD

Ryan Glatt, CPT, NBC-HWC, starszy trener zdrowia mózgu i dyrektor programu FitBrain w Neuroscience Institute w Santa Monica w Kalifornii, który nie brał udziału w badaniu, powiedział, że pełne zrozumienie wpływu ćwiczeń na mózg zajmie trochę czasu, a przyszłe badania na ludziach będą musiały to uwzględnić.

„Czas potrzebny do zaobserwowania efektów ćwiczeń na funkcje poznawcze może się różnić w zależności od rodzaju, intensywności i częstotliwości ćwiczeń, a także indywidualnych różnic w wieku, podstawowych funkcji poznawczych i stanie zdrowia” – powiedział Glatt.

„Badania zazwyczaj pokazują efekty w okresie tygodni lub miesięcy. Ważne jest, aby przyszłe badania uwzględniały te zmienne, aby dokładnie ocenić ramy czasowe” – powiedział.

Jakie rodzaje ćwiczeń są najlepsze dla zdrowia mózgu?

Regularne ćwiczenia mają znaczące korzyści dla zdrowia mózgu. Na przykład boks był używany, aby pomóc osobom z chorobą Parkinsona.

Glatt zauważył, że niektóre rodzaje ćwiczeń mogą być skuteczniejsze od innych w poprawie zdrowia mózgu, zwłaszcza te, które wymagają funkcji poznawczych.

„Ćwiczenia aerobowe, takie jak bieganie, pływanie i jazda na rowerze, które korzystnie wpływają na zdrowie układu sercowo-naczyniowego, są powszechnie znane ze swojego pozytywnego wpływu na funkcjonowanie mózgu” – powiedział.

„Jednakże aktywności łączące w sobie wymagania fizyczne i poznawcze – takie jak taniec czy sporty zespołowe – mogą dawać dodatkowe korzyści ze względu na wymagania dotyczące koordynacji, rytmu i funkcji wykonawczych” – dodał.

Czy ćwiczenia fizyczne mogą odwrócić lub spowolnić pogarszanie się funkcji poznawczych?

Kong zasugerował, że aktywność fizyczna może potencjalnie odwrócić lub spowolnić proces pogarszania się funkcji poznawczych związany ze starzeniem się.

„W miarę starzenia się ludzie stopniowo tracą dobrze uformowane połączenia nerwowo-mięśniowe między nerwami i mięśniami, co upośledza zdolność mięśni do bycia regulowanymi przez sygnały nerwowe, a w konsekwencji zmniejsza ich zdolność do wydzielania czynników krytycznych dla funkcjonowania mózgu” – wyjaśnił Kong.

„Przy odpowiednim treningu lub stymulacji skurczów mięśni, mięśnie mogą wytwarzać czynniki, które pomagają utrzymać te połączenia nerwowo-mięśniowe, zapobiegając denewacji. W rezultacie osoby starsze mogą nadal mieć funkcjonalnie unerwione mięśnie, które mogą wytwarzać ważne czynniki, które poprawiają funkcje poznawcze mózgu” – zauważył.

Glatt zauważył, że siedzący tryb życia i stosunkowo niski poziom aktywności fizycznej mogą wiązać się z większym ryzykiem pogorszenia funkcji poznawczych.

Ostrzegł jednak, że istnieją różne indywidualne różnice związane z genetyką, stylem życia i czynnikami środowiskowymi.

„Ćwiczenia są coraz częściej uznawane za pomocną interwencję dla osób z upośledzeniem funkcji poznawczych, w tym tych cierpiących na związane z wiekiem zaburzenia lub schorzenia, takie jak choroba Alzheimera. Aktywność fizyczna może poprawić przepływ krwi do mózgu, zmniejszyć stan zapalny i stymulować uwalnianie czynników wzrostu, co może pomóc utrzymać lub poprawić funkcje poznawcze” – powiedział Glatt.

„Chociaż ćwiczenia są korzystne dla utrzymania zdrowia poznawczego i potencjalnie spowalniają postęp spadku, dowody na ich zdolność do odwrócenia istniejącego upośledzenia poznawczego są nadal niejednoznaczne. Większość badań sugeruje, że ćwiczenia mogą promować wolniejsze tempo spadku i lepsze ogólne zdrowie mózgu, ale potrzebne są bardziej obszerne badania, aby odwrócić ustalone deficyty poznawcze” – ostrzegł.