12 Dez

Wollen Sie Wissen, Warum Übung ist Gut für Ihr Gehirn?

human running with brain lit up graphic 1024 x 1024Photosource: iStock-Fotos

 

Gewidmet meinem Freund James, kämpft Gedächtnisverlust nach einer Chemotherapie.

Im Jahr 2012 veröffentlichte ich eine Geschichte, die ich rief, “Vergesslich? Gehen Sie Joggen.“ Er beschrieb die Ergebnisse einer Studie veröffentlicht in der Juli 2012-Ausgabe der Zeitschrift Neuroscience. Es zeigte sich, dass das Training für einen Monat, entweder zu Fuß oder joggen, vier mal in der Woche, verbessert die Ergebnisse der Erinnerung und der Stimmung tests. Eine Kontrollgruppe, die nicht Tat übung zeigte keine Veränderung von der ersten tests. Dies war nicht überraschend, da frühere Studien hatten bereits vorgeschlagen, dass übung war von Vorteil für das Gehirn.

Was war die interessanteste Erkenntnis der Studie war, dass die Verhaltens-Verbesserungen wurden positiv korreliert mit einem Anstieg im Blut und Gehirn-protein namens Brain-Derived Neurotrophic Factor oder BDNF.

Warum Fragen Sie sich vielleicht, Schreibe ich über die Ergebnisse einer 2012 Papier im Jahr 2019? Lassen Sie mich erklären.

Mehr über BDNF

Wie der name schon sagt BDNF ist ein protein, das ist abgesondert von Neuronen. Seine Funktion ist die Aufrechterhaltung der Gesundheit und das normale funktionieren der vorhandenen Nervenzellen als auch die generation von neuen Neuronen. Was macht BDNF extra interessant ist der Ort im Gehirn, wo es ausgeschieden wird: der hippocampus (und speziell in einem Bereich, der sogenannten gyrus dentatus), die in der Struktur des Gehirns, wo die Erinnerungen werden erstellt und gespeichert werden.

Jetzt, nur zeigen eine Korrelation zwischen A und B bedeutet nicht, dass das zwei Dinge sind, die ursächlich im Zusammenhang. In anderen Worten, es bedeutet nicht, dass A verursacht B zu passieren. Wenn wir jedoch zeigen konnten einen molekularen Mechanismus, der plausibel erklärt, die Korrelation, es würde helfen, eine Menge bei der Kreditvergabe Glaubwürdigkeit der Kausalität zwischen den beiden.

Speziell, wenn man zeigen könnte, wie die übung konnte auf die expression der gene steuert die Synthese von BDNF, der für Ursache und Wirkung wird deutlich stärker. Es würde die Hypothese stützen, dass Bewegung erhöht die Funktion des Gehirns.

Epigenetik

Es ist bekannt, dass nicht-genetische Faktoren wie Umwelt-Chemikalien und Verhalten, können Einfluss auf die Genexpression. Solche änderungen werden in den so genannten epigenetischen. Beispiele für Mechanismen, die produzieren solche Veränderungen der DNA-Methylierung und Histon-Modifikation, die jeweils verändert, wie Gene ausgedrückt werden, ohne Veränderung der zugrunde liegenden DNA-Sequenz.

November 2018 Problem Der Wissenschaftler veröffentlichte einen Artikel mit dem Titel,, Wie Bewegung das Gehirn Umprogrammiert. Es berichtet über ein experiment, durchgeführt von Hiroshi Maejima von der Hokkaido Universität in Japan. Er untersucht die möglichen epigenetischen Effekt der übung auf die Synthese von BDNF.

Maejima ‚ s team fand, dass die Gehirne von Mäusen, die liefen auf einem Laufband, hatten eine größere, als normale Histon-Acetylierung im hippocampus, der Hirnregion als Sitz des Lernens und der Erinnerung. Diese epigenetische Veränderung führte zu höheren expression des Bdnf-gen steuert die Synthese des proteins BDNF.

Es stellt sich heraus, dass BDNF ist veröffentlicht von Neuronen, die, wenn Sie Feuer, und das geschieht, wenn wir üben. Das Ergebnis: die Ausübung führte zu einer höheren BDNF-levels Baden die Neuronen.

Der Einfluss von BDNF

Das hohe Niveau von BDNF hat zwei wichtige Konsequenzen:

  • es bewirkt die Bildung von neuen Neuronen, ein Prozess, der als Neurogenese und
  • es erhöht die Anzahl der Dendriten pro neuron.

Dendriten sind kleine „Beulen“ auf dem axon, das sind die Punkte, wo benachbarte Neuronen kommunizieren miteinander (Synapsen genannt).

Die funktionellen Folgen des anatomischen Veränderungen sind erhöhte Plastizität sowie eine erhöhte Kapazität, um neue Speicher-schaltungen. Diese anatomischen Veränderungen und Ihrer funktionellen Konsequenzen sind, die zusammen als Long-Term-Potentiation (LTP).

Long-term-potentiation

Eine andere Studie, veröffentlicht in den Proceedings of the National Academy of Sciences mit dem Titel „Running fördert die Neurogenese, das lernen und die langzeitpotenzierung bei Mäusen“ berichtet über ein experiment, in dem das räumliche lernen und long-term-potentiation (LTP) wurden getestet in Gruppen von Mäusen. Eine Gruppe wurde untergebracht mit einem Laufrad (Läufer), die anderen lebten unter standard-Bedingungen (Kontrollen).

Die Forscher fanden, dass Laufschuhe eine bessere Wasser-Labyrinth Leistung (ein standard-test für das Gedächtnis bei Mäusen), erhöhte neue neuronale Zelle zahlen und selektiv verbesserte dentate gyrus LTP, ist der hippocampus-Bereich beteiligten in Erinnerung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass körperliche Aktivität regulieren können hippocampalen Neurogenese, der synaptischen Plastizität und des Lernens.

Nicht nur Speicher

Durch die Unterstützung des Wachstums und der Reifung neuer Nervenzellen, BDNF fördert die Gesundheit des Gehirns. Weitere, höhere Ebenen korrelieren nicht nur mit der Erinnerung, aber mit allgemein verbesserte kognitive Leistungsfähigkeit bei Mäusen und Menschen.

Im Jahr 2014 Marily Oppezzo und Daniel Steinberg von der Stanford University veröffentlicht einen interessanten Artikel, „Geben Sie Ihren Ideen Beine: Die Positive Wirkung des Gehens auf das Kreative Denken“ in der Zeitschrift für Experimentelle Psychologie.

Sie teilten 176 college-Studenten und Erwachsene in zwei Gruppen, von denen ging und dabei eine Kreativität-test; die andere war sesshaft, während der Prüfung. Die Wanderer mit 81 Prozent höher. Dies scheint zu bestätigen, dass zahlreiche anekdotische Berichte von Wissenschaftlern und Unternehmern, die behaupten, Ihre besten Ideen beim laufen oder gehen.

Die Körper-Gehirn-Verbindung

Wenn wir auf die Gehirn-Körper-Verbindung, sind wir normalerweise denken darüber, wie das Gehirn auf unseren Körper auswirkt. Aber was über diese Verbindung fließt in die entgegengesetzte Richtung? Können die Körperfunktionen beeinträchtigen das Gehirn? In der Tat, die unzähligen Experimenten, die die Effekte von aerobic-übungen auf Gehirnstruktur und-Funktion zeigen, die Existenz eines solchen Einfluss.

Ein internationales team von Wissenschaftlern hat kürzlich festgestellt, dass Mäuse, die liefen Häufig auf die Räder hatten höhere Niveaus von BDNF und des ketons ß – hydroxybutyrat, ein Nebenprodukt der Fett-Stoffwechsel, befreit von der Leber.

Die Injektion der ketone in die Gehirne von Mäusen, die nicht geholfen haben zur Hemmung von Histon-deacetylasen und der erhöhten Bdnf-expression im hippocampus. Der Befund zeigt, wie Moleküle eine Reise durch das Blut, die Blut-Hirn-Schranke, und aktivieren oder hemmen epigenetische Marker in das Gehirn.

Cathepsin B

Im Jahr 2016, van Praag und Ihr team gefunden, dass ein protein namens cathepsin B, die abgesondert von den Muskelzellen während der körperlichen Aktivität, war erforderlich für die Ausübung Sporn Neurogenese in Mäusen. In Gewebe-Kulturen adulter hippocampaler neuronaler Vorläuferzellen, cathepsin B verstärkt die expression von Bdnf und die Niveaus der protein BDNF. Es förderte auch die expression von einem gen namens doublecortin (DCX), welche kodiert für ein protein notwendig für die neuronale migration.

Der Beweis, dass Cathepsin B ist in der Tat erforderlich, für die bdnf-expression kann erreicht werden durch genetisch erstellen Mäuse, deren Cathepsin-B-gen-expression unterdrückt ist, oder ausgeschlagen. Diese Mäuse, genannt Cathepsin B-knockouts, hatte keine änderung in der Neurogenese nach dem Training.

Van Praag ‚ s team fand auch, dass die nicht-menschlichen Primaten und Menschen liefen auf Laufbändern hatte erhöhte Blut-serum-kathepsin B nach dem Training. Folgende vier Monaten auf dem Laufband laufen drei Tagen pro Woche für 45 Minuten oder mehr Teilnehmer zog mehr-präzise Bilder aus dem Speicher als zu Beginn der Studie, bevor Sie begonnen trainieren.

Andere übung-induzierte Veränderungen

Die 100 Milliarden Neuronen, füllen Sie das Gehirn benötigen 20% des gesamten Energieverbrauchs und etwa 15% der Durchblutung. So ist es nicht verwunderlich, dass körperliche Aktivität fordert auch andere hormonelle Faktoren in Aktion: Insulin-like growth factor (IGF-1), vascular endothelial growth factor und fibroblast-growth-factor-alle überqueren die Blut-Hirn-Schranke und die Arbeit mit BDNF zu verbessern, die molekulare Maschinerie des Lernens. Zusätzlich das Hormon IGF-1 liefert das Gehirn die primäre Brennstoff — Glukose — Neuronen um die spur zu lernen.

Nicht so einfach, und doch ganz einfach

Wie wir sehen können, BDNF ist in der Tat wichtig, aber es funktioniert nicht und wahrscheinlich auch nicht von selbst wirken. Ein Komplexes Orchester von Proteinen und anderen Molekülen hat, zusammen zu spielen, zu ermöglichen, BDNF üben Ihre volle Wirkung.

Und doch, die Quintessenz ist ganz einfach. Wir gewöhnlichen Menschen nicht verstehen, die komplizierte mechanistischen details des BDNF-Funktion, weil unsere Physiologie kümmert sich einwandfrei. Alles, was wir wissen müssen ist, dass Sie irgendeine Art von aerobic-übung, sei es joggen, Walken, Radfahren, schwimmen – was auch immer Sie atmen schwer und erhöht Ihre Herzfrequenz für mindestens 30 Minuten, 3 mal pro Woche oder mehr wird helfen, halten Sie Ihr Gehirn und Ihren Körper in guter Form – was wieder einmal beweist, dass übung ist eine der besten Medizin auf den Menschen bekannt. Benötigen Sie mehr Anreiz? Denken, Sie sind zu alt, um zu starten? Lesen Sie dieses: Eine 92-jährige Frau hat in Australien mehrere Weltrekorde gebrochen für racewalking, da Sie begann Ihre sportliche Laufbahn vor etwa sieben Jahren. Und Sie hat keine Pläne zu verlangsamen.

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