Studie zeigt, dass Muskeln während des Trainings chemische Signale an das Gehirn senden

Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass Bewegung sowohl für den Körper als auch für den Geist von Vorteil ist.

Laut einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Neuroscience veröffentlicht wurde, besteht möglicherweise ein noch engerer Zusammenhang zwischen körperlicher Aktivität und Gehirngesundheit.

Forscher untersuchten, wie die chemischen Signale, die Muskeln während der Bewegung erzeugen, zur neuronalen Entwicklung im Gehirn führen. Genauer gesagt untersuchten sie, wie sich Bewegung auf den Hippocampus auswirkt.

Der Hippocampus ist der Teil des Gehirns, der an der Speicherung des Langzeitgedächtnisses beteiligt ist.

„Diese Studie ist die erste, die versucht, den zugrunde liegenden Mechanismus aufzuklären, durch den körperliche Aktivität oder Bewegung das Gehirn beeinflussen kann. Es ist seit langem bekannt, dass Bewegung ein gesundes Gehirn unterstützt und die Stimmung und Wahrnehmung verbessert“, sagte Dr. Andrew Newberg, Neurowissenschaftler und Forschungsdirektor am Marcus Institute of Integrative Health und Arzt am Jefferson University Hospital. „Diese Studie zeigt, dass es möglicherweise chemische Signale gibt, die von Muskelzellen freigesetzt werden und eine Wirkung auf Neuronen haben. Diese Studie befasst sich also mit dieser Wirkung auf einer tieferen molekularen Ebene.“

Ki Yun Lee, Doktorand in Maschinenbau und Ingenieurwesen an der University of Illinois Urbana-Champaign und Hauptautor der Studie, sagte gegenüber GesundLinie, dass die Studie zeige, wie Chemikalien aus den Muskeln wichtige Teile des Gehirns, einschließlich der Neuronen im Gehirn, beeinflussen können Hippocampus.

„Es ist bekannt, dass Bewegung die kognitive Gesundheit verbessert, indem sie Hippocampus-Neuronen im Gehirn verändert“, sagte Ki Yun Lee, Doktorand in Maschinenbau und Ingenieurwesen an der University of Illinois Urbana-Champaign und Hauptautor der Studie, gegenüber GesundLinie. „Unsere Studie liefert neue Erkenntnisse darüber, wie chemische Signale von kontrahierenden Muskeln in vitro die Reifung von Hippocampus-Neuronen beschleunigen und die Bildung neuronaler Netzwerke fördern können.“

Diese Studie unterstreicht die entscheidende Rolle von Astrozyten, spezialisierten Zellen, die Neuronen im Gehirn umgeben und unterstützen, bei der Regulierung der Entwicklung neuronaler Netzwerke im Hippocampus.

Indem die Studie die entscheidende Rolle von Astrozyten bei der Regulierung der Aktivität von Neuronen hervorhebt, die in der Hirnforschung oft übersehen wird, legt sie nahe, dass die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für neurologische Störungen möglicherweise die Berücksichtigung nicht nur von Neuronen, sondern auch von Astrozyten erfordert.

Lee wies darauf hin, dass das Team in der Studie herausfand, dass die Entfernung von Astrozyten aus Zellkulturen dazu führte, dass Neuronen „übererregbar“ wurden, was definiert werden kann als wenn ein Neuron eher durch einen Reiz aktiviert wird.

In mindestens einer 2022 in Translational Psychaitry veröffentlichten Studie fanden Forscher heraus, dass „ungewöhnlich erhöhte neuronale Aktivität“ ein häufiges Merkmal der Alzheimer-Krankheit ist und mit einem stärkeren kognitiven Verfall verbunden zu sein scheint.

Die neuen Studienergebnisse könnten „wichtige Auswirkungen auf das Verständnis und die Behandlung neurologischer Störungen wie Epilepsie haben, die durch Übererregbarkeit von Neuronen verursacht werden“, sagte Lee.

Die Behandlung von Astrozyten könnte die Erforschung von Ansätzen beinhalten, die auf Astrozyten abzielen, um deren Aktivität zu regulieren und Übererregbarkeit in Neuronen zu verhindern, was möglicherweise neue Möglichkeiten für die Behandlung neurologischer Störungen eröffnet, fügte Lee hinzu.

Newberg wies darauf hin, dass weitere Forschung erforderlich sei, um diese frühen Erkenntnisse zu verifizieren, aber die Forschung sei interessant.

„Das allgemeine Ergebnis ist, dass Hippocampuszellen, die für Gehirnnetzwerke, die kognitive Funktionen und Gedächtnis vermitteln, von zentraler Bedeutung sind, von den Muskelzellen über Astrozyten beeinflusst werden, die wichtige Stützzellen im Gehirn sind“, erklärte Newberg. „Diese in dieser Studie gezeigte komplexe Kaskade legt nahe, wie das Gehirn auf körperliche Betätigung reagiert.“

Die Ergebnisse der Studie stützen die wachsende Zahl an Beweisen dafür, dass Bewegung nicht nur der körperlichen, sondern auch der kognitiven Gesundheit zuträglich ist.

Die Ergebnisse deuten insbesondere darauf hin, dass chemische Signale kontrahierender Muskeln einen Signalweg auslösen können, der die kognitive Funktion verbessert und therapeutisches Potenzial für die Behandlung neurologischer Störungen haben könnte.

Darüber hinaus „haben die Ergebnisse erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Ansätze zur Verbesserung der kognitiven Gesundheit und zur Behandlung neurologischer Störungen“, sagte Lee. „Indem die Studie die entscheidende Rolle von Astrozyten bei der Vermittlung der Auswirkungen von Bewegung auf Hippocampus-Neuronen identifiziert, legt sie nahe, dass zukünftige Forschungen die Interaktion zwischen Muskeln, Astrozyten und Neuronen berücksichtigen sollten.“

Die Ergebnisse der Studie könnten auch in die Entwicklung von Trainingsprogrammen einfließen, die speziell auf die Interaktion zwischen Muskeln, Astrozyten und Neuronen für eine optimale kognitive Gesundheit ausgerichtet sind, fügte Lee hinzu.

„Diese Studie unterstreicht die Bedeutung von Bewegung als Teil eines Gehirngesundheitsprogramms für Patienten“, sagte Newberg. „Wichtige klinische Fragen (sowie mechanistische) wären jedoch letztendlich, welche Arten von Übungen am effektivsten sind – aerob vs. anaerob – und wie viel und wie lange?“

Neueren Forschungsergebnissen zufolge verbessert Bewegung Teile des Gehirns, einschließlich der neuronalen Aktivität im Hippocampus.

Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass chemische Signale von kontrahierenden Muskeln einen Signalweg auslösen können, der die Gehirnfunktion verbessert und möglicherweise für die Behandlung neurologischer Erkrankungen von Nutzen sein könnte.

Im Hinblick auf die nächsten Schritte empfiehlt es sich, die Trainingsarten zu prüfen, die am effektivsten sind – aerob vs. anaerob – und dabei Häufigkeit und Dauer zu prüfen.