Nowe okno na wpływ ćwiczeń na mózg

Nowe badania dostarczają dowodów na to, że system pobudzenia mózgu odgrywa rolę w kognitywnych korzyściach płynących z ćwiczeń. Wyniki opublikowane w Neuroobrazwskazuje również, że zmiany w średnicy źrenicy mogą służyć jako marker predykcyjny dla poprawy funkcji poznawczych wywołanych wysiłkiem fizycznym, zapewniając nowy sposób zrozumienia wpływu ćwiczeń na mózg.

Wcześniejsze badania wykazały, że bardzo lekkie ćwiczenia, takie jak joga lub powolny jogging, mogą poprawić wydajność poznawczą bez powodowania stresu lub negatywnych reakcji na nastrój. Jednak neuronowe mechanizmy leżące u podstaw tego wzmocnienia nie zostały dobrze poznane. Naukowcy byli szczególnie zainteresowani zrozumieniem, w jaki sposób układ pobudzający mózgu, a konkretnie układ katecholamin pochodzący z miejsca sinawego (LC), może być zaangażowany w korzystny wpływ ćwiczeń na funkcje wykonawcze.

„Pandemia COVID-19 ograniczyła naszą aktywność fizyczną, co może prowadzić do poważnego pogorszenia zdrowia poznawczego i psychicznego” – powiedział autor badania. Soja HideakiJest profesorem na Uniwersytecie Tsukuba.

Jako środek zaradczy, lekkie, bezstresowe ćwiczenia, takie jak joga, tai chi i powolne, uważne bieganie, są skutecznym kandydatem terapeutycznym dla zdrowia mózgu.Wykazaliśmy w badaniach translacyjnych na zwierzętach i ludziach, że ćwiczenia stymulują funkcje mózgu nawet w stresie -wolne, intensywne warunki oświetleniowe. Jednak nie istnieje technologia umożliwiająca odczytywanie aktywności mózgu w czasie rzeczywistym podczas bardzo lekkich ćwiczeń u ludzi. Z tego powodu obecne badanie skupiło się na źrenicy oka, znanej jako okno do umysłu ”.

Aby przeprowadzić badanie, naukowcy zaprojektowali eksperyment z udziałem zdrowych młodych dorosłych. Próba badawcza składała się z 34 uczestników, w tym 6 kobiet i 28 mężczyzn. Naukowcy zrekrutowali uczestników, którzy nie mieli zgłaszanej przez siebie historii zaburzeń neurologicznych lub psychiatrycznych. Ich celem było wybranie osób, które były stosunkowo zdrowe i wolne od schorzeń, które mogłyby zakłócić wyniki badań.

Badanie przebiegało według schematu krzyżowego, w którym uczestnicy byli poddani dwóm warunkom w różnych dniach: kontrolowany stan spoczynku (CTL) i stan ćwiczeń o wysokiej intensywności (EX). W stanie EX uczestnicy wykonywali 10 minut intensywnych ćwiczeń rowerowych, podczas gdy w stanie CTL odpoczywali. Obciążenia treningowe dobierane są indywidualnie do wydolności tlenowej każdego uczestnika.

Naukowcy wykorzystali szereg technik do zbierania danych podczas eksperymentu. Średnicę źrenicy mierzono w sposób ciągły za pomocą urządzenia do śledzenia wzroku, które zapewniało wgląd w zmiany w pobudzeniu i stanach poznawczych. Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (fNIRS) została wykorzystana do monitorowania aktywności kory przedczołowej podczas zadania wykonawczego znanego jako zadanie Stroopa ze słowem kolorowym. To zadanie obejmuje reagowanie na nazwy kolorów wyświetlane w niespójnych kolorach, co wymaga kontroli poznawczej w celu przezwyciężenia zakłóceń.

Badanie ujawniło rozszerzenie źrenic podczas bardzo lekkich ćwiczeń i że zakres tego rozszerzenia był związany z późniejszą poprawą wydajności funkcji wykonawczych. To rozszerzenie źrenic zostało powiązane z systemem pobudzenia noradrenergicznego w mózgu, szczególnie z LC.

„Kiedy po raz pierwszy zobaczyliśmy dane dotyczące początkowej średnicy źrenicy, byliśmy zdumieni radykalną dynamiczną zmianą od spoczynku do lekkich ćwiczeń” – powiedział Soya. Kiedyś mówiono: bez bólu nie ma zysku. Interesujące było jednak to, że mogliśmy wyraźnie potwierdzić w surowych danych źrenicy, że mózg jest aktywowany nawet przy bardzo lekkich ćwiczeniach u ludzi”.

Pomiary fNIRS wykazały zwiększoną aktywność w lewej grzbietowo-bocznej korze przedczołowej podczas zadania funkcji wykonawczych po wysiłku. Wiadomo, że ten region mózgu jest zaangażowany w funkcje wykonawcze, takie jak kontrola poznawcza i podejmowanie decyzji.

Wyniki wskazują, że „nawet 10 minut bardzo lekkich ćwiczeń może poprawić funkcję kory przedczołowej” – powiedziała Soya dla PsyPost. „To dobra wiadomość dla tych, którzy nie lubią ćwiczyć”.

Ponadto źrenica odzwierciedla aktywność pnia mózgu, w tym system pobudzenia noradrenergicznego mózgu. W obecnych odkryciach źrenice były wrażliwie rozszerzone podczas ćwiczeń, co przewidywało poprawę funkcji kory przedczołowej. Percepcja wskazywana przez pobudliwość mózgu w celu poprawy funkcji poznawczych czołowych podczas ćwiczeń. Co więcej, patrząc w przyszłość, monitorowanie uczniów ma obiecujący potencjał jako nowy biomarker, który można wykorzystać do przewidywania wpływu ćwiczeń na mózg”.

Ale badanie, podobnie jak wszystkie badania, ma pewne zastrzeżenia.

„Ważne jest, aby pamiętać, że nasze eksperymenty są ściśle kontrolowane przez bodźce świetlne i wizualne w celu walidacji eksperymentalnej” – powiedział Soya. „Uczniowie silnie odzwierciedlają efekty informacji wizualnych, dlatego należy zachować ostrożność przy stosowaniu obecnych ustaleń w praktyce”.

„Przyglądamy się neurobiologicznym mechanizmom wpływu ćwiczeń na mózg, zwłaszcza lekkich ćwiczeń” – dodał naukowiec. „Zachęcamy do przyjrzenia się innym przeprowadzonym badaniom i rozpoczęcia wykonywania bardzo lekkich ćwiczeń już dziś”.

badania, „Dynamika źrenic podczas bardzo lekkich ćwiczeń przewiduje czołowe korzyści poznawczeNapisane przez Ryuta Kuwamizu, Yudai Yamazaki, Naoki Aoike, Taichi Hiraga, Toshiaki Hata, Michael A. Yassa i Hideaki Soya.