Исследователи подтверждают важность упражнений для когнитивной функции

Накопленные данные показывают, что физические упражнения могут улучшить работу мозга и отсрочить или предотвратить начало нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Хотя основные механизмы остаются неясными, недавние исследования показывают, что вызванная физическими упражнениями активация периферических систем, таких как мышцы, кишечник, печень и жировая ткань, может влиять на нейронную пластичность. Специальный выпуск Пластичность мозга представляет новые исследования и идеи о пластичности нейронов и роли периферических факторов в когнитивном здоровье.

Было идентифицировано не менее дюжины периферических факторов, влияющих на уровни нейротрофинов, нейрогенез у взрослых, воспаление, синаптическую пластичность и функцию памяти».

Генриетта ван Прааг, доктор философии, со-приглашенный редактор и главный редактор журнала, Медицинский колледж Чарльза Э. Шмидта и Институт мозга, Атлантический университет Флориды

Было обнаружено, что катепсин B (CTSB), миокин и нейротрофический фактор головного мозга (BNDF) обладают сильными нейропротекторными эффектами. В новом исследовании, представленном в специальном выпуске, исследователи изучили, приведет ли увеличение интенсивности аэробных упражнений к увеличению количества CTSB и BDNF, циркулирующих в крови. Шестнадцать молодых здоровых испытуемых выполняли аэробные упражнения на беговой дорожке с максимальной нагрузкой, а затем с нагрузкой 40%, 60% и 80% мощности.

Циркулирующие CTSB и BDNF измеряли в образцах крови, взятых после каждой тренировки, а экспрессию белков CTSB, BDNF и мРНК измеряли в скелетной ткани. Исследователи обнаружили, что упражнения высокой интенсивности повышают циркулирующий CTSB у молодых людей сразу после тренировки, и что ткань скелетных мышц экспрессирует как сообщение, так и белок CTSB и BDNF.

«CTSB и BDNF являются многообещающими терапевтическими мишенями, которые могут задержать начало и прогрессирование когнитивных нарушений», — сказал ведущий исследователь Джейкоб М. Хаус, доктор философии, Школа кинезиологии Мичиганского университета. «Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить механизмы, регулирующие их высвобождение, обработку и специфическую роль волокон в ткани скелетных мышц».

В специальном выпуске также рассказывается о новом исследовании, согласно которому CTSB может играть роль в когнитивном контроле, модулируя скорость обработки информации, и что интервальные упражнения как средней, так и высокой интенсивности повышают уровень BDNF в сыворотке и производительность рабочей памяти у молодых взрослых женщин.

Пять обзорных статей охватывают межорганные перекрестные помехи между мышцами, печенью, жировой тканью, микробиомом кишечника и мозгом. Хотя хорошо известно, что упражнения защищают центральную нервную систему, только недавно было обнаружено, что они зависят от эндокринной способности скелетных мышц. В своем обзоре соавторы Мамта Рай, доктор философии, и Фабио Демонтис, доктор философии, оба из отделения нейробиологии развития Детской исследовательской больницы Св. Иуды, подчеркивают влияние миокинов, метаболитов и других нетрадиционных факторов, которые опосредуют эффекты мышц. – связь между мозгом и мышцами сетчатки при нейрогенезе, синтезе нейромедиаторов, протеостазе, настроении, сне, когнитивной функции и пищевом поведении после физических упражнений.

Они также повышают вероятность того, что вредные миокины, возникающие в результате бездействия и болезненных состояний мышц, могут стать новым направлением терапевтического вмешательства. «Мы предполагаем, что адаптация передачи сигналов от мышц к центральной нервной системе путем модулирования миокинов и миометаболитов может бороться с возрастной нейродегенерацией и заболеваниями головного мозга, на которые влияют системные сигналы», — сказали они.

Мужчины и женщины проявляют различия в своих биологических реакциях на физическую активность, а также в их уязвимости к возникновению, прогрессированию и исходам нейродегенеративного заболевания. В обзоре соавторов Констанцы Дж. Кортес, доктора философии Университета Алабамы в Бирмингеме, и Зурин Де Мигель, доктора философии Калифорнийского государственного университета, обсуждаются новые исследования половых различий в реакции иммунной системы на физические упражнения как потенциального механизма какая физическая активность влияет на мозг.

«Отдельные данные свидетельствуют о том, что иммунный ответ на физические упражнения может усиливаться у женщин, но необходимы дополнительные исследования», — отмечают доктор Кортес и доктор Де Мигель. «Необходимы междисциплинарные исследования, объединяющие неврологию, физиологию упражнений и героизацию, чтобы объяснить половые различия в когнитивном старении и возрастных нейродегенеративных заболеваниях, а также разработать новые терапевтические цели».

Исследования перекрестных помех между мозгом и жировой тканью, особенно гормона, который может проникать через ГЭБ и, как было показано, улучшает функцию нейронов на животных моделях болезни Альцгеймера; накопление доказательств того, что нейрогенез может регулироваться кишечным микробиомом; также рассматриваются исследования влияния упражнений и диеты на передачу сигналов BDNF в гиппокампе, которые предлагают подходы к лечению нейродегенеративных состояний.

«Исследования, собранные в этом выпуске, подтверждают важность упражнений для функции памяти», — сказала со-приглашенный редактор Кристиан Д. Вранн, доктор философии, доктор медицинских наук Массачусетской больницы общего профиля и Гарвардской медицинской школы. «Мы рады поделиться этим захватывающим специальным выпуском. В ближайшие годы, вероятно, будет обнаружено еще много системных молекул, имеющих отношение к мозгу, и они могут послужить основой для новых терапевтических подходов к нейродегенеративным заболеваниям».