Inginerii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) din SUA au descoperit că exercițiile fizice pot avea beneficii și la nivelul neuronilor individuali. Ei au observat că, atunci când mușchii se contractă în timpul exercițiilor, aceștia eliberează semnale biochimice numite miochine.
În prezența acestor semnale generate de mușchi, neuronii au crescut de patru ori mai mult comparativ cu neuronii care nu au fost expuși la miochine. Aceste experimente la nivel celular sugerează că exercițiile fizice pot avea un efect biochimic semnificativ asupra creșterii nervoase.
În mod surprinzător, cercetătorii au constatat, de asemenea, că neuronii răspund nu numai la semnalele biochimice ale exercițiului, ci și la impactul fizic al acestuia. Echipa a observat că, atunci când neuronii sunt trași în mod repetat înainte și înapoi, în mod similar cu modul în care mușchii se contractă și se extind în timpul exercițiilor fizice, neuronii cresc la fel de mult ca atunci când sunt expuși la miokinele unui mușchi.
În timp ce studiile anterioare au indicat o posibilă legătură biochimică între activitatea musculară și creșterea nervoasă, acest studiu este primul care arată că efectele fizice pot fi la fel de importante, spun cercetătorii.
„Acum, că știm că există această interconectare , aceasta poate fi utilă pentru tratarea unor cazuri precum leziunile nervoase, în care comunicarea dintre nervi și mușchi este întreruptă”, spune Ritu Raman, profesor asistent de inginerie mecanică la MIT pentru dezvoltarea carierei Eugene Bell.
Mușchii eliberează semnale biochimice
În noul lor studiu, echipa și-a propus să determine dacă exercițiile musculare au vreun efect direct asupra modului în care cresc nervii, concentrându-se exclusiv asupra țesutului muscular și nervos.
Cercetătorii au cultivat celule musculare de șoarece în fibre lungi care s-au unit apoi pentru a forma o mică foaie de țesut muscular matur, de mărimea unui sfert de dolar. Echipa a modificat genetic mușchiul pentru a se contracta ca răspuns la lumină. Cu ajutorul acestei modificări, echipa a putut aprinde o lumină în mod repetat, determinând mușchiul să se contracte ca răspuns, într-un mod care imită actul de exercitare.
Raman a dezvoltat anterior un nou covor de gel pe care să crească și să se antreneze țesutul muscular. Proprietățile gelului sunt de așa natură încât acesta poate susține țesutul muscular și îl poate împiedica să se desprindă atunci când cercetătorii au stimulat mușchiul să facă exerciții, scrie EurekAlert.
Echipa a colectat apoi probe din soluția înconjurătoare în care a fost antrenat țesutul muscular, considerând că soluția ar trebui să conțină miochine, inclusiv factori de creștere, ARN și un amestec de alte proteine.
Echipa a transferat soluția de miochine într-un vas separat care conține neuronii motori – nervi care se găsesc în măduva spinării și care controlează mușchii implicați în mișcările voluntare. Cercetătorii au cultivat neuronii din celule stem provenite de la șoareci. Ca și în cazul țesutului muscular, pe un covor de gel similar.
Un efect direct asupra modului în care cresc nervii
După ce neuronii au fost expuși la amestecul de miochine, echipa a observat că aceștia au început să crească rapid, de patru ori mai repede decât neuronii care nu au primit soluția biochimică. Pentru o privire mai atentă asupra modului în care neuronii s-au schimbat ca răspuns la miokinele induse de exerciții, echipa a efectuat o analiză genetică, extrăgând ARN din neuroni pentru a vedea dacă miokinele au indus vreo schimbare în expresia anumitor gene neuronale.
Rezultatele sugerează că efectele biochimice ale exercițiilor fizice . Cercetătorii au cultivat un set diferit de neuroni motori pe un covor de gel pe care l-au încorporat cu magneți mici. Apoi au folosit un magnet extern pentru a mișca covorul – și neuronii – înainte și înapoi. În acest fel, au „exersat” neuronii, timp de 30 de minute pe zi. Spre surprinderea lor, au constatat că acest exercițiu mecanic a stimulat neuronii să crească la fel de mult ca neuronii induși de miokină, crescând semnificativ mai mult decât neuronii care nu au primit nicio formă de exercițiu.
Acum că grupul a demonstrat că exercițiile musculare pot promova creșterea nervilor la nivel celular, intenționează să studieze modul în care stimularea musculară specifică poate fi utilizată pentru creșterea și vindecarea nervilor deteriorați și pentru restabilirea mobilității persoanelor care suferă de o boală neurodegenerativă.