Νευρώνες αντοχής στον εγκέφαλο: Ο καθοριστικός παράγοντας για το πόσο μακριά τρέχουμε;
Ερευνητές εντόπισαν νευρώνες σε ποντίκια που συμβάλλουν στην αύξηση της αντοχής μετά το τρέξιμο. Υποψιάζονται ότι παρόμοια κύτταρα υπάρχουν και στους ανθρώπους, και θα μπορούσαν να αποτελέσουν στόχο για φάρμακα ή άλλες θεραπείες, ενισχύοντας τα οφέλη της άσκησης.
Γνωρίζουμε εδώ και δεκαετίες ότι ο εγκέφαλος αλλάζει με τη σωματική δραστηριότητα. Ωστόσο, οι επιστήμονες πίστευαν ευρέως ότι αυτές οι επιδράσεις είναι διακριτές από εκείνες που συμβαίνουν αλλού στο σώμα, όπως η ενδυνάμωση των μυών, λέει ο Nicholas Betley στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. Τα τελευταία ευρήματα υποδηλώνουν το αντίθετο – οι αλλαγές στον εγκέφαλο “είναι αυτές που συντονίζουν όλα τα υπόλοιπα”, λέει.
Για να κατανοήσουν καλύτερα πώς η άσκηση επηρεάζει τον εγκέφαλο, ο Betley και οι συνεργάτες του παρακολούθησαν τη νευρωνική δραστηριότητα σε ποντίκια πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την άσκηση σε διάδρομο. Εστιάστηκαν σε κύτταρα στον κοιλιομεσοπλαγιο υποθάλαμο, καθώς προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι η μειωμένη ανάπτυξη σε αυτή την περιοχή του εγκεφάλου εμποδίζει τις βελτιώσεις της φυσικής κατάστασης στα τρωκτικά. Το ίδιο ισχύει πιθανώς και στους ανθρώπους, επειδή η δομή και η λειτουργία της περιοχής τείνουν να είναι συνεπείς σε όλα τα θηλαστικά, λέει ο Betley.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι μετά το τρέξιμο των ποντικών, η δραστηριότητα αυξήθηκε σε μια ομάδα νευρώνων με έναν υποδοχέα που ονομάζεται SF1, ο οποίος διαδραματίζει ρόλο στην ανάπτυξη και το μεταβολισμό του εγκεφάλου. Επιπλέον, το ποσοστό αυτών των κυττάρων που ενεργοποιούνται από την άσκηση αυξανόταν με κάθε επιπλέον ημέρα τρεξίματος. Μέχρι την όγδοη ημέρα, το τρέξιμο ενεργοποίησε περίπου το 53% των νευρώνων σε σύγκριση με λιγότερο από 32% την πρώτη ημέρα. “Έτσι, ακριβώς όπως χτίζονται οι μύες σας όταν τους ασκείτε, έτσι χτίζεται και η εγκεφαλική σας δραστηριότητα”, λέει ο Betley.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την οπτογενετική – μια τεχνική που ενεργοποιεί ή αναστέλλει τη νευρωνική δραστηριότητα με το φως – για να απενεργοποιήσουν αυτούς τους νευρώνες σε μια ξεχωριστή ομάδα ποντικών. Τα ζώα εκπαιδεύτηκαν σε διάδρομο πέντε ημέρες την εβδομάδα για τρεις εβδομάδες. Μετά από κάθε συνεδρία, οι νευρώνες αναστέλλονταν για μία ώρα. Στο τέλος κάθε εβδομάδας, τα ποντίκια ολοκλήρωναν ένα τεστ αντοχής, τρέχοντας μέχρι εξάντλησης.
Κατά τη διάρκεια του πειράματος, τα ποντίκια αύξησαν την απόσταση που έτρεχαν σε αυτά τα τεστ κατά περίπου 400 μέτρα, κατά μέσο όρο, αλλά αυτή ήταν περίπου η μισή βελτίωση που παρατηρήθηκε σε μια άλλη ομάδα ποντικών των οποίων οι νευρώνες έμειναν άθικτοι.
Δεν είναι σαφές ποιος είναι ο ρόλος αυτών των νευρώνων, αλλά μπορεί να σχετίζεται με την αξιοποίηση των καυσίμων, λέει η Morgan Kindel, μέλος της ομάδας, επίσης στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. Κατά τη διάρκεια δραστηριοτήτων αντοχής, το σώμα τροφοδοτείται με λίπος, καθώς τα αποθέματα υδατανθράκων εξαντλούνται πιο γρήγορα. Αλλά η αναστολή αυτών των νευρώνων στα ποντίκια τα οδήγησε να “αρχίσουν να χρησιμοποιούν υδατάνθρακες πολύ νωρίτερα στο τρέξιμο”, λέει ο Kindel. “Έτσι, κάπως μένουν από καύσιμα”. Η ομάδα διαπίστωσε ότι η αναστολή αυτών των νευρώνων εμποδίζει την απελευθέρωση μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται PGC-1 άλφα στους μύες, η οποία βοηθά τα κύτταρα να χρησιμοποιούν τα καύσιμα πιο αποτελεσματικά. Αυτοί οι νευρώνες απελευθερώνουν επίσης μια ουσία που αυξάνει το σάκχαρο στο αίμα και αναπληρώνει τα αποθέματα ενέργειας, βοηθώντας την αποκατάσταση των μυών.
Η οπτογενετική απαιτεί επεμβατική χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο, οπότε δεν είναι εφικτή στους ανθρώπους. Αλλά μπορεί να είναι δυνατό να αναπτυχθούν άλλες παρεμβάσεις που θα μπορούσαν να δράσουν σε αυτούς τους νευρώνες, λέει ο Betley. “Πιστεύω πραγματικά ότι αν μπορούσαμε να βρούμε έναν τρόπο – ένα άλας, ένα συμπλήρωμα – για να ενεργοποιήσουμε αυτούς τους νευρώνες, θα μπορούσαμε να αυξήσουμε την αντοχή”, λέει ο Betley.
Όταν οι ερευνητές επανέλαβαν το πείραμα, ενισχύοντας αντί να αναστέλλουν τη δραστηριότητα σε αυτούς τους νευρώνες, ανακάλυψαν ακριβώς αυτό: τα ποντίκια ανέπτυξαν Ηράκλεια αντοχή, τρέχοντας περισσότερο από το διπλάσιο της απόστασης των ποντικών ελέγχου.
Μια παρόμοια παρέμβαση θα μπορούσε να ωφελήσει ιδιαίτερα τα άτομα που δυσκολεύονται να ασκηθούν, όπως οι ηλικιωμένοι ή όσοι έχουν υποστεί εγκεφαλικό επεισόδιο, λέει ο Betley.
Αλλά υπάρχουν πολλά εμπόδια στο δρόμο. Πρώτον, δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα εάν αυτά τα ευρήματα μεταφράζονται στους ανθρώπους. Υπάρχει επίσης το ζήτημα των πιθανών παρενεργειών, λέει ο Thomas Burris στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα. Αυτοί οι νευρώνες φαίνεται να ρυθμίζουν την πρόσληψη ενέργειας στους μύες, οπότε η υπερβολική διέγερσή τους θα μπορούσε να προκαλέσει επικίνδυνη πτώση του σακχάρου στο αίμα, λέει.
Ακόμα κι αν μπορούμε να ενεργοποιήσουμε με ασφάλεια αυτούς τους νευρώνες στους ανθρώπους, δεν θα είναι πανάκεια για την καλή υγεία, λέει ο Betley. “Όλα τα είδη σπουδαίων πραγμάτων συμβαίνουν όταν ασκείστε – είστε λιγότερο καταθλιπτικοί, λιγότερο αγχωμένοι. Υπάρχουν γνωστικές βελτιώσεις, καρδιαγγειακές βελτιώσεις, μυϊκές βελτιώσεις”, λέει. “Δεν νομίζω ότι η ενεργοποίηση [αυτών των] νευρώνων είναι απαραίτητα το σημείο συμφόρησης μέσω του οποίου συμβαίνουν όλα αυτά τα καλά πράγματα.”