Физические упражнения – своеобразное топливо для мозга

Перемещение тела требует значительных усилий от мозга. Упражнение активизирует бесчисленные нейроны, координирующие мышцы, зрение и другие взаимодействия систем организма, которые позволяют выполнять то один шаг, то другой.

Это увеличение мозговой активности, естественно, увеличивает потребность мозга в питательных веществах, но до недавнего времени ученые не до конца понимали, как нейроны подпитывают себя во время тренировки. В настоящее время ученые из Японии проведшие ряд исследований на животных, полагают, что мозг имеет уникальные методы поддержания себя во время физических нагрузок.

Более того, отточенный энергетический мозговой баланс позволяет хорошо функционировать мозгу как во время тренировки, так и влиять на качество мышления и памяти в остальное время.

На протяжении многих лет ученые считали, что мозг питается только глюкозой. Но около 10 лет назад некоторые неврологи обнаружили, что специализированные клетки мозга, известные как астроциты, которые выступают в качестве вспомогательных клеток, на самом деле содержат небольшие включения гликогена - полисахарида, образованного остатками глюкозы и являющегося основным запасным углеводом человека и животных.

Во время эксперимента, в чашках Петри, когда нейроны, не имеющие собственных запасов энергии, голодали, соседние астроциты проходили сложный физиологический процесс, в результате которого включения клеток гликогена под воздействием ферментов расщеплялись до глюкозы.

Ученые ранее предполагали такой процесс, но доказательств предоставить не могли, поскольку в реальных живых условиях, вне чашки Петри, мозг метаболизировал гликоген очень быстро, прежде чем можно было что-то измерить.

Японские исследователи разработали новый метод с использованием мощного микроволнового излучения, благодаря которому удалось мгновенно заморозить гликоген в момент смерти клеток, так что ученые могли точно оценить, насколько гликоген остается в астроцитах.

В первом из своих новых экспериментов, ученые в лаборатории биохимии и неврологии в Университете Цукуба собрали две группы взрослых самцов крыс. При этом одна группа двигалась на беговой дорожке, в то время как другая группа за тот же период времени ежедневно сидела на неподвижных беговых дорожках. Целью исследователей было определить, насколько уровень гликогена в мозге изменилась во время и после упражнений.

Используя свой метод обнаружения гликогена, они обнаружили, что длительная физическая нагрузка значительно снизила количество энергетических включений в мозге, причем потери были особенно заметны в определенных областях мозга, таких как лобная кора и гиппокамп, которые участвуют в мышлении и памяти, а также в механике движений.

Во время повторных исследований изучили состояние животных после одного сеанса упражнений, а также после четырех недель регулярной умеренной интенсивности работы.

После одного сеанса на беговой дорожке, животные были допущены на отдых и кормежку, а затем изучались их уровень гликогена в мозге. Пища, казалось, ушла прямо в мозг, в котором количество гликогена не только было восстановлено до того уровня, в котором он был до тренировки, но и резко возросло, увеличившись на целых 60 процентов в лобной коре и гиппокампе и чуть меньше в других частях мозга. При этом астроциты были "перенасыщены".

До нормального уровня, количество гликогена снизилось в течение 24 часов.

Для тех крыс, которые бегали в течение четырех недель, "суперкомпенсация" стал новой нормой, их базовый уровень гликогена значительное увеличился по сравнению с таковым у сидячих животных. Рост был особенно заметным, опять же, в тех участках мозга, которые имели решающее значение для обучения и формирования памяти - коре и гиппокампе.

Способность мозга к обучению "может быть одним из ключевых механизмов, лежащих в основе упражнений повышенной познавательной функции", - говорит Hideaki Soya, профессор биохимии упражнений из Университета Цукуба и главный автор исследования.

Именно поэтому результаты являются потенциально столь значимым - и не только для крыс.

Опубликовано: webapteka.by 03 мая 2016