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运动可以通过改变大脑的神经递质来促进运动技能的学习

运动可以通过改变大脑的神经递质来促进运动技能的学习

医生们不断地向我们强调运动的诸多好处。能量、情绪、睡眠和运动技能都可以通过包括跑步等活动在内的定期健身计划得到改善。这已成为在COVID-19大流行时期特别令人感兴趣的问题。

但是在这些健康状况改善的过程中,大脑会发生什么呢?为这些益处打开大门的潜在的神经系统变化还不清楚。

现在,助理项目科学家李惠泉和加州大学圣地亚哥分校的著名教授尼克·斯皮策已经确定了持续锻炼后的关键神经系统的改变。李和斯皮策发现,通过比较运动和不运动的老鼠大脑,特定的神经元会在运动后改变它们的化学信号,即神经递质,从而提高学习运动技能的能力。

“这项研究为我们如何擅长需要运动技能的事情提供了新的视角,并提供了关于这些技能实际上是如何习得的信息,”斯皮策说。斯皮策是阿特金森家族在神经生物学生物科学部门的主席,也是卡弗里大脑与心智研究所的主任。

这项研究的结果发表在5月4日的《自然通讯》杂志上。

斯皮策的实验室发现了成年哺乳动物大脑中的神经递质转换,并领导了一项开创性的研究,研究神经元在对持续刺激做出反应时改变其递质特性的能力,这通常会导致行为的改变。在进行了描述抑郁症中神经递质转换的研究之后,斯皮策和他的同事们开始将注意力转向这种转换如何与健康状况相关。

运动可以通过改变大脑的神经递质来促进运动技能的学习

李说,这些结果强调了运动的重要性,即使是在目前大流行隔离的情况下。

“这项研究表明,大脑增加更多的可塑性是有好处的,”李说。“对于那些想要加强运动技能学习的人来说,做一些运动来促进这种对大脑有益的可塑性可能是有用的。”例如,如果你希望在家里不再遮风避雨的时候学习并享受冲浪或攀岩等富有挑战性的运动,现在在跑步机上跑步或在家练习瑜伽都是不错的选择。”

在这项新的研究中,李和斯皮策将完成了一周滚轮运动的老鼠和没有滚轮运动的老鼠进行了比较。他们发现,运动组比不运动组获得了一些要求很高的运动技能,如保持在旋转杆上或比不运动组更快地越过平衡木。

当对跑步小鼠的大脑进行检测时,发现大脑区域的一组神经元,即调节运动协调的尾桥脑核(cPPN),将神经递质从乙酰胆碱转换为GABA。

为了证实他们的发现,研究人员使用分子工具来阻止新发现的运动导致的发射器开关。他们发现,这些小鼠的运动技能学习的增强被阻止了。基于他们的发现,研究人员提出了一个新的模型,在该模型中,cPPN兴奋性胆碱能神经元向抑制性gaba能神经元的转化提供反馈控制,调节运动协调和技能学习。

运动可以通过改变大脑的神经递质来促进运动技能的学习

研究人员表示,这一发现可能会导致进一步的发现,即神经递质转换会导致关键的运动技能改变。研究人员表示,他们想测试一些想法,比如神经递质是否可以被有意地转换为有利于运动技能,即使不锻炼。他们还计划开展一项研究,看看运动是否也能让神经系统疾病患者从运动技能学习中受益。

作者在论文中总结道:“我们认为,神经递质转换为持续跑步的益处提供了基础,从而为运动技能学习提供了一个临床治疗运动障碍的目标。”

斯皮策说:“随着对这一机制的理解,就有了操纵和利用它以实现进一步有益目的的机会。对受伤或患病的人来说,这可能是扭转局面的一种方式……来进一步刺激神经系统。”

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