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研究发现锻炼促进大脑健康的化学信号
脾脏神经元(黄色)周围的星形胶质细胞(绿色)在研究中的细胞培养物。
体育活动经常被认为是改善身体和心理健康的方式。伊利诺伊大学高级科学技术研究所的研究人员显示，它可能也通过更直接的方式改善大脑健康。他们研究了运动肌肉释放的化学信号如何促进大脑中的神经元发育。他们的成果发布在《神经科学》杂志上。
当肌肉在运动时收缩，比如二头肌努力举起重物，它们会向血液中释放各种化合物。这些化合物可以游走到身体的不同部位，包括大脑。研究人员特别感兴趣的是运动如何有利于大脑的一个特定部分，称为海马体。“海马体是学习和记忆，因此认知健康的关键区域，”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械科学与工程专业的博士生李基润(Ki Yun Lee)说，他是这项研究的主要作者。 理解运动如何有利于海马体可导致基于运动的治疗各种疾病，包括阿尔茨海默症。
为了分离收缩肌肉释放的化学物质并在海马神经元上测试它们，研究人员从小鼠采集了少量肌细胞样本，并在实验室的细胞培养皿中培养。当肌细胞成熟时，它们开始自发收缩，释放化学信号进入细胞培养皿。
研究团队将现在含有成熟肌细胞释放的化学信号的培养基加入另一个包含海马神经元和称为astrocytes的其他支持细胞的培养基。使用几种测量方法，包括免疫荧光和钙成像来追踪细胞生长和多电极阵列记录神经元的电活动，他们研究了暴露于这些化学信号如何影响海马细胞。结果令人震惊。暴露于收缩肌细胞释放的化学信号导致海马神经元产生更大更频繁的电信号，这是健康和强劲生长的迹象。在几天内，神经元开始更同步地放电这些电信号，表明神经元正在共同形成一个更成熟的网络，模仿脑中的神经元组织。然而，研究人员仍对这些化学信号如何导致海马神经元生长和发育有疑问。为了进一步揭示运动与更好的大脑健康之间的联系路径，他们下一步关注星形胶质细胞在调节这种关系中的作用。“在化合物从肌肉到达神经元之前，星形胶质细胞是大脑中的首先响应者，”李基润说。 那么，也许它们在帮助神经元响应这些信号方面发挥了作用。
研究人员发现，从细胞培养中除去星形胶质细胞导致神经元放出更多的电信号，表明没有星形胶质细胞， 神经元继续生长，也许达到可能变得难以控制的程度。
“星形胶质细胞在调节运动的影响方面起着关键作用，”李基润说。“通过调节神经元活动和防止神经元过度兴奋，星形胶质细胞有助于达到大脑最佳功能所必需的平衡。”理解肌肉收缩与海马神经元生长和调节之间的化学通路仅仅是理解运动如何帮助改善大脑健康的第一步。
“最终，我们的研究可能有助于为认知障碍如阿尔茨海默症开发更有效的运动方案，”李说。
本文译自 medicalxpress，由 BALI 编辑发布。