身体活动经常被认为是改善身心健康的一种方式。贝克曼高级科学技术研究所的研究人员表明，它还可以更直接地改善大脑健康。他们研究了锻炼肌肉释放的化学信号如何促进大脑中的神经元发育。

运动通过化学信号促进大脑健康

他们的工作发表在《神经科学》杂志上 。

当肌肉在运动过程中收缩时，就像二头肌举起重物一样，它们会向血液中释放多种化合物。这些化合物可以传播到身体的不同部位，包括大脑。研究人员特别感兴趣的是运动如何有益于称为海马体的大脑特定部分。

“海马体是学习和记忆的关键区域，因此也是认知健康的关键区域，”博士 Ki Yun Lee 说。伊利诺伊大学香槟分校机械科学与工程专业的学生，​​也是该研究的主要作者。因此，了解运动如何有益于海马体可能会导致针对包括阿尔茨海默氏病在内的各种疾病进行基于运动的治疗。

为了分离肌肉收缩释放的化学物质并在海马神经元上进行测试，研究人员从小鼠身上收集了小肌肉细胞样本，并在实验室的细胞培养皿中培养它们。当肌肉细胞成熟时，它们开始自行收缩，将化学信号释放到细胞培养物中。

研究小组将现在含有来自成熟肌肉细胞的化学信号的培养物添加到另一种含有海马神经元和其他支持细胞(称为星形胶质细胞)的培养物中。他们使用多种措施，包括免疫荧光和钙成像来跟踪细胞生长和多电极阵列来记录神经元电活动，检查暴露于这些化学信号如何影响海马细胞。

结果是惊人的。接触来自收缩肌肉细胞的化学信号会导致海马体神经元产生更大、更频繁的电信号——这是强健生长和健康的标志。几天之内，神经元开始更同步地发射这些电信号，这表明神经元正在一起形成一个更成熟的网络，并模仿大脑中神经元的组织。

然而，研究人员仍然对这些化学信号如何导致海马神经元的生长和发育存在疑问。为了揭示更多将运动与更好的大脑健康联系起来的途径，他们接下来关注星形胶质细胞在调节这种关系中的作用。

“在来自肌肉的化合物到达神经元之前，星形胶质细胞是大脑中的第一反应者，”李说。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，从细胞培养物中去除星形胶质细胞会导致神经元发出更多的电信号，这表明如果没有星形胶质细胞，神经元会继续生长——可能会生长到无法控制的程度。

“星形胶质细胞在调节运动效果方面发挥着关键作用，”李说。“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实现最佳大脑功能所必需的平衡。”

了解肌肉收缩与海马神经元生长和调节之间的化学通路只是了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开发更有效的认知障碍运动方案，例如阿尔茨海默病，”李说。

除 Lee 外，该团队还包括 Beckman 教员 Justin Rhodes，心理学教授;和 机械科学与工程教授Taher Saif 。