Ćwiczenia stymulują wzrost neuronów i pomagają zapomnieć o traumie i uzależnieniach

Naukowcy z Uniwersytetu w Toronto w Kanadzie i Uniwersytetu Kyushu w Japonii odkryli, że zwiększenie produkcji neuronów i późniejsze przebudowanie obwodów nerwowych w hipokampie poprzez ćwiczenia lub manipulacje genetyczne pomaga myszom zapomnieć o traumatycznych lub związanych z narkotykami wspomnieniach. Odkrycia te, opublikowane w czasopiśmie Molecular Psychiatry, mogą zaoferować nowe podejście do leczenia zaburzeń psychicznych, takich jak zespół stresu pourazowego (PTSD) lub uzależnienie od narkotyków.

PTSD to zaburzenie psychiczne, które może być spowodowane doświadczeniem lub byciem świadkiem traumatycznego wydarzenia, takiego jak klęska żywiołowa, poważny wypadek lub atak. Na całym świecie około 3,9% populacji cierpi na zespół stresu pourazowego (PTSD), który charakteryzuje się żywymi wspomnieniami i unikaniem miejsc lub osób, które przypominają im o traumatycznym wydarzeniu. Obecnie zespół stresu pourazowego często leczy się za pomocą terapii lub leków, takich jak leki przeciwdepresyjne, ale ponieważ wiele osób nie reaguje skutecznie na leczenie, badacze w dalszym ciągu szukają innych metod leczenia.

W tym badaniu na myszach profesor nadzwyczajny Risako Fujikawa z Wydziału Nauk Farmaceutycznych Uniwersytetu Kyushu, jej były promotor, profesor Paul Frankland z Uniwersytetu w Toronto i ich zespół, w tym Adam Ramsaran, skupili się na tym, jak neurogeneza – proces formowania nowe neurony – w hipokampie wpływa na zdolność zapominania wspomnień związanych ze strachem. Hipokamp, obszar mózgu ważny dla tworzenia wspomnień związanych z określonymi miejscami i kontekstami, codziennie wytwarza nowe neurony w obszarze zwanym zakrętem zębatym.

„Neurogeneza jest ważna dla tworzenia nowych wspomnień, ale także ich zapominania. Uważamy, że dzieje się tak, ponieważ kiedy nowe neurony integrują się z obwodami nerwowymi, tworzą się nowe połączenia, a stare ulegają zniszczeniu, co pogarsza zdolność przywoływania wspomnień – wyjaśnia Fujikawa. „Chcieliśmy sprawdzić, czy ten proces może pomóc myszom zapomnieć o silniejszych, traumatycznych wspomnieniach.”

Naukowcy podali myszom dwa silne wstrząsy w różnych warunkach. Najpierw myszy poddano wstrząsowi elektrycznemu po opuszczeniu jasno oświetlonego białego pudełka i wejściu do ciemnego pomieszczenia pachnącego etanolem. Po drugim szoku w innym środowisku myszy wykazywały zachowanie przypominające zespół stresu pourazowego.

Miesiąc później myszy nadal bały się i niechętnie wchodziły do pierwotnej ciemnej komory, co wskazywało, że nie zapomniały traumatycznego wspomnienia. Ten strach rozprzestrzenił się na inne ciemne pomieszczenia, ukazując strach uogólniony. Ponadto myszy rzadziej eksplorowały otwarte przestrzenie i unikały centrum, co wskazuje na niepokój.

Następnie naukowcy sprawdzili, czy objawy PTSD można złagodzić poprzez ćwiczenia, które wykazały, że badania wzmagają neurogenezę. Myszy poddane podwójnemu wstrząsowi podzielono na dwie grupy: jedna grupa otrzymała kołowrotek.

Po czterech tygodniach u tych myszy zaobserwowano wzrost liczby nowo utworzonych neuronów w hipokampie i, co ważne, objawy zespołu stresu pourazowego (PTSD) były mniej nasilone w porównaniu z myszami bez dostępu do kółka do biegania.

Ponadto, gdy myszy mogły ćwiczyć przed drugim wstrząsem, zapobiegło to również rozwojowi niektórych objawów PTSD.

Ponieważ jednak ćwiczenia wpływają na mózg i ciało na różne sposoby, nie było jasne, czy jest to spowodowane przebudową obwodów nerwowych hipokampa w wyniku neurogenezy, czy też innymi czynnikami. Dlatego naukowcy zastosowali dwa różne podejścia genetyczne, aby ocenić wpływ integracji nowo powstałych neuronów wyłącznie w hipokampie.

Kiedy nowe neurony w hipokampie zostały aktywowane przez światło, rosły szybciej i wykazywały większe rozgałęzienia. Zdjęcie: Paul Frankland; Uniwersytet w Toronto. Najpierw naukowcy zastosowali technikę zwaną optogenetyką, w ramach której do nowo utworzonych neuronów zakrętu zębatego dodali białka wrażliwe na światło, umożliwiając aktywację neuronów światłem. Kiedy świecili na te komórki niebieskim światłem, nowe neurony dojrzewały szybciej. Po 14 dniach neurony urosły dłużej, miały więcej rozgałęzień i szybciej integrowały się z obwodami nerwowymi hipokampa.

W ramach drugiego podejścia zespół badawczy wykorzystał inżynierię genetyczną do usunięcia białka z nowo powstałych neuronów, które spowalnia wzrost neuronów. Doprowadziło to również do szybszego wzrostu neuronów i zwiększonego włączenia do obwodów neuronowych.

Oba podejścia genetyczne zmniejszyły objawy PTSD u myszy po podwójnym szoku i skróciły czas potrzebny do zapomnienia wspomnienia strachu. Jednak efekt był słabszy niż w przypadku ćwiczeń i nie zmniejszył poziomu lęku u myszy.