ورزش از طریق سیگنال‌های شیمیایی، سلامت مغز را تقویت می‌کند.

مفهوم تقویت سلامت روان و مغز

ورزش می‌تواند مستقیماً با تقویت رشد عصبی هیپوکامپ، باعث بهبود سلامت مغز شود و آستروسیت‌ها نقش واسطه‌گر کلیدی در تحقق این آثار دارند. این پژوهش می‌تواند منجر به درمان‌های ورزش‌محور برای اختلالات شناختی مانند بیماری آلزایمر شود.

با مطالعه‌ی سیگنال‌های شیمیایی ساطع‌شده از سلول‌های عضلانی در حال انقباض، می‌توان برخی از راه‌های بهبود سلامت مغز با ورزش را مشخص کرد.

پژوهشگران بِک‌من، نحوه‌ی سالم تر شدن مغز با سیگنال‌های شیمیایی عضلات منقبض‌شونده را بررسی کرده‌اند. یافته‌های آن‌ها، علاوه بر اینکه نحوه‌ی کمک این سیگنال‌ها به رشد و تنظیم شبکه‌های جدید مغز را مشخص می‌کنند، راه‌های ارتقاء سلامت مغزی از طریق ورزش را نیز نشان می‌دهند.

فعالیت جسمانی غالباً به‌عنوان ابزاری برای بهبود سلامت جسمی و روانی، ذکر می‌شود. علاوه بر این، پژوهشگران مؤسسه‌ی علوم و فناوری‌های پیشرفته‌ی مؤسسه‌ی بکمن نشان داده‌اند که فعالیت جسمانی احتمالاً تأثیر مستقیم‌تری بر بهبود سلامت مغز دارد. آن‌ها نحوه‌ی رهاسازی سیگنال‌های شیمیایی از عضلات در ورزش را بررسی کرده و تأثیر آن بر تکوین عصبی در مغز را نشان دادند.

کار آن‌ها در ژورنال نوروساینس منتشر شد.

وقتی عضلات در طول ورزش منقبض می‌شوند، طیف متنوعی از ترکیب‌ها را آزاد کرده و وارد خون می‌کنند، برای مثال انقباض یک عضله‌ی دو سر در هنگام بلند کردن یک وزنه‌ی سنگین. این ترکیب‌ها رهسپار نقاط متفاوت بدن، از جمله مغز می‌شوند. یکی از علایق ویژه‌ی پژوهشگران، بررسی نحوه‌ی اثرگذاری ورزش بر بخش خاصی از مغز موسوم به هیپوکامپ است.

کی یون لی، دانشجوی دکترای علم مکانیک و مهندسی دانشگاه Urbana-Champaign و مؤلف اصلی این مقاله معتقد است ((هیپوکامپ یک ناحیه‌ی بسیار مهم برای یادگیری و حافظه ، و بنابراین برای سلامت شناختی است)). درک نحوه‌ی اثرگذاری ورزش بر هیپوکامپ، خودبه‌خود منجر به یافتن درمان‌های ورزش‌محور برای طیف متنوعی از شرایط پزشکی از جمله بیماری آلزایمر می‌شود.

نورون‌ها و آستروسیت‌های هیپوکامپی

تصویر ارائه‌شده توسط مؤلفان: نورون‌های هیپوکامپی (زرد) احاطه شده توسط آستروسیت‌ها (سبز) در یک کشت سلولی مورداستفاده در مطالعه.

به‌منظور جداسازی مواد شیمیایی آزادشده از عضلات در حال انقباض، و آزمایش آن‌ها روی نورون‌های هیپوکامپی، پژوهشگران پس از جمع‌آوری نمونه‌های کوچک سلول‌های عضلانی از موش‌ها، سلول‌ها را در ظرف‌های کشت سلول در آزمایشگاه پرورش دادند. سلول‌های عضلانی پس از بالغ شدن، شروع به انقباض خود به خودی و در نتیجه، رهاسازی سیگنال‌های شیمیایی به درون کشت سلول کردند.

سپس تیم پژوهشی، کشت را که اکنون حاوی سیگنال‌های شیمیاییِ سلول‌های بالغ بود را به سایر کشت‌ها، که حاوی نورون‌های هیپوکامپی و سایر سلول‌های پشتیبان موسوم به آستروسیت‌ها بودند، اضافه کردند. با انجام چند سنجش مختلف، از جمله ایمونوفلورسانس و تصویربرداری کلسیم برای پیگیری رشد سلول و آرایه‌های چندالکترودی برای ثبت فعالیت الکتریکی عصبی، تأثیر احتمالی مواجهه با این سیگنال‌های شیمیایی بر سلول‌های هیپوکامپی را بررسی کردند.(ایمونوفلورسانس روشی برای جستجوی یک آنتی ژن یا یک آنتی بادی و تعیین موقعیت آن ها در یک برش بافتی یا سلول است.)

نتایج چشمگیر بودند. مواجهه با سیگنال‌های شیمیایی سلول‌های عضلانی منقبض‌شونده، باعث تولید سیگنال‌های الکتریکی بزرگتر و با فرکانس بیشتر توسط نورون‌های هیپوکامپی شدند؛ که یکی از علایم رشد پایدار و سلامت است. تنها ظرف چند روز، ارسال این سیگنال‌های الکتریکی توسط نورون‌ها، همگام‌تر شد که نشان می‌دهد نورون‌ها در حال تشکیل یک شبکه‌ی بالغ تر با همدیگر و تقلید ساختار نورون‌های مغز بودند.

با این‌حال، برخی پرسش‌ها هم‌چنان برای پژوهشگران همچنان باقی ماند، درباره‌ی اینکه این سیگنال‌های شیمیایی چگونه منجر به رشد و تکوین نورون‌های هیپوکامپی می‌شوند. بنابراین برای مشخص‌سازی بیشتر مسیری که ورزش را به سلامت مغزی ربط می‌دهد، در مرحله‌ی بعد روی نقش واسطه‌گر آستروسیت‌ها در این رابطه، تمرکز کردند.

لی اظهار داشت ((پیش از اینکه ترکیب‌ها از عضلات به نورون‌ها برسند، آستروسیت‌ها به‌عنوان نخستین پاسخ‌دهندگانِ مغز (واکنش نشان‌دهندگان مغز)، وارد عمل می‌شوند. بنابراین آن‌ها نیز احتمالاً در کمک به نورون‌ها برای پاسخ به این سیگنال‌ها، نقش دارند.))

پژوهشگران دریافتند که حذف آستروسیت‌ها از کشت‌های سلولی، باعث می‌شود که ارسال سیگنال‌های الکتریکی از نورون‌ها، بیشتر نیز بشود و این نشان می‌دهد که نورون‌ها، حتی بدون آستروسیت‌ها نیز به رشد ادامه می‌دهند- و شاید رشد آن‌ها به حدی برسد که دیگر قابل‌مدیریت نباشند.

لی اظهار داشت ((آستروسیت‌ها نقش واسطه‌گری مهمی در تحقق آثار ورزش دارند. آستروسیت‌ها، با تنظیم فعالیت عصبی و پیشگیری از بیش‌تحریک‌پذیری نورون‌ها، به برقراری تعادل لازم برای کارکرد بهینه‌ی مغز کمک می‌کنند.))

درک مسیر شیمیایی بین انقباض عضلات و رشد و تنظیم نورون‌های هیپوکامپی، نخستین گام در درک نحوه‌ی کمک ورزش به بهبود سلامت مغز است.

لی در این باره میگوید:(در نهایت پژوهش ما می‌تواند به طراحی برنامه‌های ورزشی مؤثرتر برای اختلالات شناختی مانند بیماری آلزایمر، کمک کند.)