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Nature:越运动越聪明!躺平小鼠这样做,长出更多脑细胞

发布日期:
2021-12-13

浏览次数:

580

来源:

网易新闻

撰文:吴婷婷

编审:寇建超

排版:李雪薇

左手咖啡右手“快乐水”,上班久坐下班“葛优躺”的你,最近有没有感觉到,脑子有那么点儿不好使?似乎记忆力也在衰退?

自信点,把“似乎”去掉。

因为最新研究揭示,如果你长期不运动,大脑可能真要退步了。



近日,来自斯坦福医学院的研究团队发现,血浆中可能存在一种对大脑有益的“抗炎因子”,通过运动锻炼,这些抗炎因子的水平会显著提高。如果将这些抗炎因子注入不运动的小鼠体内,甚至能提高它们的学习能力和记忆力。

此外,他们也发现,认知损害患者在坚持锻炼 6 个月后,体内的抗炎因子也有所增加。

相关研究论文以“Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin”为题,已发表在顶级科学期刊 Nature 上。


(来源:Nature)

研究团队在论文中还提到,本次研究结果为开发阿尔茨海默病等类似疾病的治疗手段指出了新方向。

想提高记忆力?动起来就对了

“运动有益健康”大概是全球公认之真理,无论是人还是动物,适当的运动往往能提升身体各方面素质,比如延缓认知老化和神经退化等。然而,人们目前对运动实现这些功能的潜在因素和机制仍知之甚少。

为了从分子层面搞清楚这些问题,研究人员开展了一系列小鼠实验。首先,他们将雄性小鼠分为实验组和对照组,前者被放置在带有滚轮的笼子中,以充当“跑步机”促进小鼠运动,对照组小鼠则久坐不动。在之后的 28 天中,每 3 天就将运动小鼠血浆(RP)和对照小鼠血浆(CP)分别注射进受体小鼠体内,以观察其血浆特征是否产生差异。

结果发现,被注射 RP 的小鼠整体细胞存活率升高,注射 CP 的小鼠体内则无明显变化。而与 CP 对照小鼠相比,接受 RP 的小鼠血浆中的总增殖细胞、神经母细胞和存活细胞的数量则显著增加。值得注意的是,这些特征均与运动小鼠本身的血浆变化一致。

此外,研究人员对两种小鼠进行了一项针对空间学习和记忆的测试。结果发现,注射 RP 可以提高小鼠的上下文学习能力和记忆,这与其对神经发生的影响一致。


图 | 接受 RP 与接受 CP 的受体小鼠在莫里斯水迷宫测试(Morris water maze)中的差异。将小鼠放入水中,其找到平台上岸所花的时间对比(左图);两组小鼠与虚拟平台交互的时间、频率和潜伏期(右图)。

多运动,能够保护大脑


以往研究证实,运动对大脑认知的改善作用与海马体可塑性增加、炎症减少存在相关性,

因此,研究人员假设:经常运动锻炼的人体内可能存在这样一种“运动抗炎因子”,能够保护大脑、减少海马体炎症情况。

他们首先在患有神经退行性疾病相关神经炎症的小鼠身上注射 RP,然后观察是否可以减少神经炎症,通过检测相关基因表达发现,RP 确实可以有效对抗海马体的神经炎症反应。

这进一步印证了研究人员的这一假设。

为了确定 RP 血浆的抗炎成分,他们免疫剔除了 RP 中 4 种最主要的差异表达蛋白:簇集蛋白 CLU、FH 蛋白、糖蛋白色素上皮衍生因子 PEDF 和白血病抑制因子受体 LIFR。所有小鼠患海马体炎症,对照组小鼠全身注射完整的 RP,实验组小鼠则分 4 组,分别注射缺乏 CLU、FH、PEDF、LIFR 的 RP 血浆,8 小时后再用免疫和炎症基因表达的 DNA 测序方法分析小鼠的海马体。

最终,研究人员找出了“抗炎因子”:不含 CLU 蛋白的 RP 几乎失去了抗炎特性,而其他 3 种蛋白则几乎没有产生影响。在使用染色剂标记 CLU 蛋白的不同类别后,研究人员进一步锁定了重组簇集蛋白(recombinant clusterin,rCLU)对抗炎性的主要作用。


图|受试者锻炼前后血浆内各项蛋白的变化,灰色三角为锻炼前,蓝色圆圈为锻炼后(来源:论文)

为了确定这些实验结果对人类是否也有用,他们还在 20 名患有遗忘性轻度认知障碍的退伍军人身上进行了实验,在进行运动 6 个月后,发现在运动的患者中,CLU 显著增加,与海马体炎症相关的蛋白则显著减少。

因此,此次研究对“抗炎因子”的发现很有希望应用于人体,甚至对阿尔茨海默病等患者的治疗带来新的希望。

跑步 10 分钟,获益全身心

无独有偶,上月底发表在 Nature 子刊 Scientific Reports 上的一篇文章也揭示了运动的重要性,来自筑波大学的研究团队发现,我们每天不需要多大强度的锻炼,只需要跑步 10 分钟,就有益于我们的心理健康。


(来源:Scientific Reports)

尽管之前已有研究证实体育锻炼能够改善我们的情绪,但那些研究通常以骑自行车作为锻炼方式。研究人员希望通过本次实验,研究跑步对控制情绪和执行多种功能的大脑区域的影响。

论文通讯作者 Hideaki Soya 教授解释道:“考虑到在跑步过程中需要协调平衡、运动和推进所需的控制程度,前额叶皮层的神经元激活增加是合乎逻辑的,并且该区域的其他功能将受益于这种大脑资源的增加。”

为了验证他们的假设,研究人员先让受试者跑步 10 分钟,再使用色词测验(Stroop Color-Word Test)观察其情绪状况,并在参与者做每项任务时获取与大脑活动相关的血液动力学变化的数据。例如,用绿色写出 red 这个词,参与者必须说出颜色而非读出这个词。此时,大脑必须同时处理两组信息并抑制无关信息。


图|对照组与实验组进行色词测验的结果。反应时间、错误率、Stroop 干扰状态、两组在跑步前后的对照(来源:论文)

结果表明,在中等强度跑步 10 分钟后,Stroop 干扰效应时间显著减少。



此外,在色词测验任务期间,受试者双边前额叶也明显激活。跑步后,参与者也自称心情变得更好。

研究人员表示,鉴于前额叶皮层的许多特征是人类独有的,这项研究不仅阐明了“跑步十分钟,获益全身心”的好处,还暗示了运动在人类进化历史中可能发挥着更深远的作用。

听了这么多,还不赶紧动起来?

参考资料:
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04183-x
https://www.nature.com/articles/s41598-021-01654-z