Fysisk träning stimulerar hjärnans funktion genom sin effekt på musklerna

Träning spelar en viktig roll för hjärnhälsan genom att utlösa frisättningen av molekyler kopplade till kognitiv funktion från muskler, visar en ny studie.

En studie publicerad i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences visar att när nerver som stimulerar muskler aktiveras, skickar de också signaler till hjärnan, vilket frigör bioaktiva molekyler och nanopartiklar som förbättrar hjärnfunktionen.

Resultaten belyser vikten av att upprätthålla muskuloskeletala hälsan, inte bara för kardiovaskulär hälsa eller rörlighet, utan också för att motverka neurodegeneration, säger Hyunjun Kong, PhD, professor vid institutionen för kemi- och biomolekylärteknik vid University of Illinois i Urbana-Champaign och medförfattare till studien.

Han förklarade att: "Att upprätthålla neuronal innervation är avgörande för att musklerna ska kunna producera biologiska faktorer som är gynnsamma för hjärnan. Med regelbundna muskelkontraktioner frisätter musklerna inte bara dessa gynnsamma faktorer, utan de hjälper också till att upprätthålla den innervation som behövs för att säkerställa att nerverna fortsätter att skicka signaler till musklerna. Dessa signaler behövs för att reglera frisättningen av neurotrofiska faktorer till hjärnan."

Studien stimulerade muskler med glutamat för att se hur nervfunktionen reagerade. Forskarna använde modeller av muskelvävnad, en innerverad och en icke-innerverad, och fann att den innerverade vävnaden skickade fler signaler till hjärnan.

Eftersom en del av nervcellernas funktion i musklerna kan minska med ålder eller skada, var forskarna intresserade av hur denna förlust skulle påverka hjärnans hälsa.

Hur påverkar träning hjärnans funktion?

I den här studien observerade forskarna inte personer som tränade. Istället studerade de modeller av muskelvävnad, vilket innebär att det var omöjligt att dra direkta slutsatser om specifika former av träning och deras effekter på hjärnhälsan.

Kong sa att tidigare studier om motion och hjärnhälsa har visat ett direkt samband mellan hippocampus storlek och regelbunden fysisk aktivitet. Men för den här nya studien tittade forskarna på nervsystemet och muskuloskeletala funktionen för att bättre förstå samspelet mellan hjärnan och kroppen.

”Vår studie bevisade inte hur träning direkt kan förbättra kognitiv funktion”, varnade Kong. ”Flera studier har redan visat att regelbunden träning kan förbättra kognitiv funktion hos vuxna. I dessa studier ombads deltagarna att träna regelbundet och förändringar i storleken på deras hippocampus spårades.”

”Resultaten visar att personer som regelbundet utför aerob träning har större hippocampus och uppvisar förbättrad prestation på spatiala minnestester. Vi fokuserade på hur muskelrelaterade neuroner påverkar en av vägarna mellan muskler och hjärnan.” — Hyunjun Kong, PhD

Ryan Glatt, CPT, NBC-HWC, en senior hjärnhälsocoach och chef för FitBrain-programmet vid Neuroscience Institute i Santa Monica, Kalifornien, som inte var involverad i studien, sa att det kommer att ta tid att helt förstå effekterna av träning på hjärnan, och framtida studier på människor kommer att behöva ta hänsyn till det.

"Den tid som behövs för att observera effekterna av träning på kognitiv funktion kan variera beroende på typ, intensitet och frekvens av träning, såväl som individuella skillnader i ålder, kognitiv funktion vid grundlinjen och hälsostatus", sa Glatt.

"Studier visar vanligtvis effekter över en period av veckor till månader. Det är viktigt att framtida studier tar hänsyn till dessa variabler för att korrekt kunna bedöma tidsramen", sa han.

Vilka typer av träning är bäst för hjärnhälsan?

Regelbunden träning har betydande fördelar för hjärnhälsan. Till exempel har boxning använts för att hjälpa personer med Parkinsons sjukdom.

Glatt noterade att vissa typer av träning kan vara mer effektiva än andra för att förbättra hjärnhälsan, särskilt de som kräver kognitiv funktion.

"Aerob träning som löpning, simning och cykling, som förbättrar hjärt-kärlshälsan, är allmänt känd för sina positiva effekter på hjärnfunktionen", sa han.

"Aktiviteter som kombinerar fysiska och kognitiva krav – såsom dans och lagsporter – kan dock erbjuda ytterligare fördelar på grund av kraven på koordination, rytm och exekutiva funktioner", tillade han.

Kan träning motverka eller bromsa kognitiv nedgång?

Kong föreslog att fysisk aktivitet potentiellt skulle kunna reversera eller bromsa den kognitiva nedgången i samband med åldrande.

"När människor åldras förlorar de gradvis välformade neuromuskulära förbindelser mellan nerver och muskler, vilket försämrar musklernas förmåga att regleras av nervsignaler och följaktligen minskar deras förmåga att utsöndra faktorer som är avgörande för hjärnans funktion", förklarade Kong.

"Med lämplig träning eller stimulering av muskelkontraktioner kan muskler producera faktorer som hjälper till att upprätthålla dessa neuromuskulära förbindelser, vilket förhindrar denervering. Som ett resultat kan äldre vuxna fortfarande ha funktionellt innerverade muskler som kan producera viktiga faktorer som förbättrar kognitiv funktion i hjärnan", noterade han.

Glatt påpekade att en stillasittande livsstil med relativt låga nivåer av fysisk aktivitet kan vara förknippad med en högre risk för kognitiv nedgång.

Han varnade dock för att det finns olika individuella skillnader relaterade till genetik, livsstil och miljöfaktorer.

"Motion erkänns alltmer som en stödjande intervention för personer med nedsatt kognitiv funktion, inklusive de som lider av åldersrelaterade nedgångar eller tillstånd som Alzheimers sjukdom. Fysisk aktivitet kan förbättra blodflödet till hjärnan, minska inflammation och stimulera frisättningen av tillväxtfaktorer, vilket kan bidra till att upprätthålla eller förbättra kognitiv funktion", sa Glatt.

"Även om träning är fördelaktigt för att upprätthålla kognitiv hälsa och potentiellt bromsa utvecklingen av nedgången, är bevisen för dess förmåga att reversera befintlig kognitiv försämring fortfarande ofullständiga. Mest forskning tyder på att träning kan främja en långsammare nedgångstakt och bättre övergripande hjärnhälsa, men mer omfattande forskning behövs för att reversera etablerade kognitiva brister", varnade han.