O exercício promove a saúde do cérebro com sinais químicos

Resumo: Os sinais químicos liberados pelos músculos durante o exercício promovem o desenvolvimento neural no cérebro, relatam os pesquisadores.

Fonte: Instituto Beckman

A atividade física é frequentemente citada como uma forma de melhorar a saúde física e mental. Pesquisadores do Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada mostraram que também pode melhorar a saúde do cérebro de forma mais direta.

Eles estudaram como os sinais químicos liberados pelos músculos exercitados promovem o desenvolvimento neuronal no cérebro.

Seu trabalho aparece na revista neurociência.

Quando os músculos se contraem durante o exercício, como o bíceps ao levantar um peso pesado, eles liberam uma variedade de compostos na corrente sanguínea. Esses compostos podem viajar para diferentes partes do corpo, incluindo o cérebro. Os pesquisadores estavam particularmente interessados ​​em como o exercício pode beneficiar uma parte específica do cérebro chamada hipocampo.

“O hipocampo é uma área crítica para o aprendizado e a memória e, portanto, para a saúde cognitiva”, disse Ki Yun Lee, Ph.D. Estudante de Ciência e Engenharia Mecânica na Universidade de Illinois Urbana-Champaign e principal autor do estudo. Portanto, entender como o exercício beneficia o hipocampo pode levar a tratamentos baseados em exercícios para uma variedade de condições, incluindo a doença de Alzheimer.

Para isolar as substâncias químicas liberadas pelas contrações musculares e testá-las nos neurônios do hipocampo, os pesquisadores coletaram pequenas amostras de células musculares de camundongos e as cultivaram em placas de cultura celular no laboratório. À medida que as células musculares amadureciam, elas começavam a se contrair por conta própria e emitiam seus sinais químicos para a cultura celular.

A equipe de pesquisa adicionou a cultura, que agora continha os sinais químicos das células musculares maduras, a outra cultura contendo neurônios do hipocampo e outras células de suporte conhecidas como astrócitos.

Usando várias medidas, incluindo imunofluorescência e imagens de cálcio para rastrear o crescimento celular e matrizes de múltiplos eletrodos para registrar a atividade elétrica dos neurônios, eles estudaram como a exposição a esses sinais químicos afetava as células do hipocampo.

Os resultados foram impressionantes. A exposição aos sinais químicos da contração das células musculares fez com que os neurônios do hipocampo gerassem sinais elétricos maiores e mais frequentes – um sinal de crescimento robusto e saúde. Em poucos dias, os neurônios começaram a disparar esses sinais elétricos de forma mais sincronizada, sugerindo que juntos os neurônios formavam uma rede mais sofisticada, imitando a organização dos neurônios no cérebro.

No entanto, os pesquisadores ainda tinham dúvidas sobre como esses sinais químicos levaram ao crescimento e desenvolvimento dos neurônios do hipocampo. Para descobrir mais sobre o caminho que liga o exercício a uma melhor saúde do cérebro, eles se concentraram no papel dos astrócitos na mediação dessa relação.

“Os astrócitos são os primeiros a responder no cérebro antes que as conexões dos músculos cheguem aos neurônios”, disse Lee. Então, talvez eles tenham desempenhado um papel em ajudar os neurônios a responder a esses sinais.

Os pesquisadores descobriram que a remoção de astrócitos das culturas celulares fez com que os neurônios disparassem ainda mais sinais elétricos, sugerindo que, sem os astrócitos, os neurônios continuariam a crescer – talvez até um ponto em que poderiam se tornar incontroláveis.

“Os astrócitos desempenham um papel crítico na mediação dos efeitos do exercício”, disse Lee. “Ao regular a atividade neuronal e prevenir a hiperexcitabilidade dos neurônios, os astrócitos contribuem para o equilíbrio necessário para a função cerebral ideal”.

Compreender a via química entre a contração muscular e o crescimento e regulação dos neurônios do hipocampo é apenas o primeiro passo para entender como o exercício ajuda a melhorar a saúde do cérebro.

“Em última análise, nossa pesquisa pode ajudar a desenvolver programas de exercícios mais eficazes para distúrbios cognitivos como a doença de Alzheimer”, disse Lee.

Além de Lee, a equipe incluía os membros do corpo docente de Beckman, Justin Rhodes, professor de psicologia; e Taher Saif, professor de engenharia mecânica e engenharia.

Sobre esta notícia da pesquisa em neurociência e movimento

Autor: Melinh Lai
Fonte: Instituto Beckman
Contato: Melinh Lai – Instituto Beeckman
Foto: A imagem é de domínio público

Pesquisa original: Acesso fechado.
“A transdução mediada por astrocíticos das contrações das fibras musculares sincroniza o desenvolvimento da rede neuronal no hipocampo“ por Ki Yun Lee et al. neurociência

Abstrato

A transdução mediada por astrocíticos das contrações das fibras musculares sincroniza o desenvolvimento da rede neuronal no hipocampo

O exercício apoia a saúde do cérebro em parte, melhorando a função do hipocampo. A principal hipótese é que os músculos liberam fatores quando se contraem (por exemplo, lactato, miocinas, fatores de crescimento) que entram na circulação e atingem o cérebro, onde aumentam a plasticidade (por exemplo, neurogênese e aumento da sinaptogênese). No entanto, permanece desconhecido como os sinais musculares são retransmitidos pelas células do hipocampo para modular a atividade da rede e o desenvolvimento sináptico.

Então nós estabelecemos um em vitro Modelo no qual o meio de contração de células musculares primárias (CM) é aplicado para desenvolver culturas de células hipocampais primárias em uma matriz de microeletrodos.

Descobrimos que a rede neural do hipocampo amadurece mais rapidamente (conforme indicado pelo desenvolvimento da sinapse e pela atividade neural síncrona) quando exposta ao CM do que à mídia normal (RM).

Isso foi acompanhado por um aumento de 4,4 e 1,4 vezes na proliferação de astrócitos e neurônios, respectivamente. Além disso, experimentos descobriram que fatores liberados por astrócitos inibem a hiperexcitabilidade neuronal induzida pela mídia muscular e facilitam o desenvolvimento da rede.

Os resultados fornecem novos insights sobre como o exercício pode apoiar a função do hipocampo, regulando a proliferação de astrócitos e a subseqüente domesticação da atividade neuronal em uma rede integrada.