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運動は化学信号で脳の健康を促進します

運動は化学信号で脳の健康を促進します

まとめ: 研究者は、運動中に筋肉から放出される化学信号が脳内のニューロンの発達を促進すると報告しています。

ソース: ベックマン研究所

身体活動は、身体的および精神的健康を改善する方法としてよく引用されます。 ベックマン先端科学技術研究所の研究者は、脳の健康をより直接的に改善する可能性があることを示しました.

彼らは、筋肉運動からの化学信号が脳内のニューロンの成長をどのように促進するかを研究しました.

彼らの作品はジャーナルに掲載されています 神経学.

重量物を持ち上げる上腕二頭筋など、運動中に筋肉が収縮すると、さまざまな化合物が血流に放出されます。 これらの化合物は、脳を含む体のさまざまな部分に移動できます。 研究者は、運動が海馬と呼ばれる脳の特定の部分にどのように役立つかについて特に興味を持っていました.

「海馬は学習と記憶にとって重要な領域であり、したがって認知機能の健康にも重要な役割を果たします」と、Ki Yun Lee 博士は述べています。 イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の機械科学と工学の学生であり、この研究の筆頭著者です。 したがって、運動が海馬にどのように役立つかを理解することは、アルツハイマー病を含むさまざまな状態に対する運動ベースの治療につながる可能性があります.

筋肉の収縮によって生成される化学物質を分離し、海馬のニューロンでテストするために、研究者はマウスから筋肉細胞の小さなサンプルを収集し、実験室の細胞培養皿で培養しました。 筋肉細胞が成熟するにつれて、筋肉細胞は自ら収縮し始め、化学シグナルを細胞培養に送り込みました。

研究チームは、成熟した筋肉細胞からの化学シグナルを含む培養物を、海馬ニューロンと星状細胞として知られる他の支持細胞を含む別の培養物に追加しました。

彼らは、細胞増殖を追跡するための免疫組織化学やカルシウムイメージング、ニューロンの電気的活動を記録するための多電極アレイなど、いくつかの手段を使用して、これらの化学シグナルへの曝露が海馬細胞にどのように影響するかを調べました。

結果は驚くべきものでした。 収縮する筋肉細胞からの化学信号にさらされると、海馬のニューロンがより大きく、より頻繁に電気信号を生成するようになりました。これは、強力な成長と健康の兆候です。 数日以内に、ニューロンはこれらの電気信号をより同期的に発火し始めました。これは、ニューロンがより成熟したネットワークを形成し、脳内のニューロンの組織を模倣していることを示しています。

しかし、研究者たちは、これらの化学信号が海馬のニューロンの成長と発達をどのように引き起こしたかについて、まだ疑問を抱いています. 運動とより良い脳の健康を結びつける経路をさらに明らかにするために、彼らは次にこの関係を媒介するアストロサイトの役割に焦点を当てました.

「星状細胞は、筋肉からの化合物が神経細胞に到達する前の脳内の最初の応答者です. おそらく、それらはニューロンがこれらの信号に反応するのを助ける役割を果たした.

重量物を持ち上げる上腕二頭筋など、運動中に筋肉が収縮すると、さまざまな化合物が血流に放出されます。 画像はパブリックドメインです

研究者らは、細胞培養から星状細胞を除去すると、ニューロンがより多くの電気信号を発することを発見しました。これは、星状細胞がなければ、ニューロンが成長し続けたことを示しています。

「星状細胞は、運動の効果を仲介する上で重要な役割を果たしています」とリーは私に語った. 「神経活動を調節し、神経細胞の過剰興奮を防ぐことで、星状細胞は最適な脳機能に必要な恒常性に貢献します。」

筋肉の収縮と海馬のニューロンの成長と調節の間の化学経路を理解することは、運動が脳の健康を改善するのにどのように役立つかを理解するための最初のステップにすぎません.

「最終的に、私たちの研究は、アルツハイマー病などの認知障害に対するより効果的な運動療法の開発に貢献する可能性があります」と Lee 氏は述べています。

リーに加えて、チームにはベックマンの教員である心理学教授のジャスティン・ローズも含まれていました。 機械科学および工学の教授である Taher Saif 氏は次のように述べています。

この神経科学と運動研究のニュースについて

著者: ミレーヌ・レイ
ソース: ベックマン研究所
コミュニケーション: ミレーヌ・レイ – ベックマン研究所
写真: 画像はパブリックドメインです

元の検索: 閉鎖されたアクセス。
アストロサイトを介した筋線維収縮の伝達は、海馬のニューロンネットワークの発達を同期させるKi-yeon Leeらによって。 神経学


まとめ

アストロサイトを介した筋線維収縮の伝達は、海馬のニューロンネットワークの発達を同期させる

運動は、海馬の機能を強化することにより、脳の健康を部分的にサポートします。 主な仮説は、筋肉が収縮するときに因子 (乳酸、マイオカイン、成長因子など) を放出し、それが循環に入って脳に到達し、そこで可塑性 (神経新生やシナプス形成の増加など) を促進するというものです。 ただし、ネットワーク活動とシナプスの発達を調節するために、海馬細胞によって筋肉信号がどのように伝達されるかはまだわかっていません。

それで、私たちは設定しました 研究室で 一次筋細胞 (CM) の収縮からのメディアが、微小電極アレイ上の一次海馬細胞培養の開発に適用されるモデル。

海馬のニューロン ネットワークは、通常のメディア (RM) よりも CM にさらされると、(シナプスの発達と同期したニューロン活動によって証明されるように) より急速に成熟することがわかりました。

これは、アストロ サイトとニューロンの増殖がそれぞれ 4.4 倍と 1.4 倍に増加したことと関連していました。 さらに、星状細胞によって放出される因子は、筋原性培地によって誘発されるニューロンの過興奮性を防ぎ、ネットワークの発達を促進することが実験で実証されています。

この調査結果は、アストロサイトの増殖を調節し、その後統合ネットワークで神経活動を調整することにより、運動が海馬機能をどのようにサポートするかについての新しい洞察を提供します。

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