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Nature:越運動越聰明,躺平小鼠這樣做,長出更多腦細胞

Nature:越運動越聰明,躺平小鼠這樣做,長出更多腦細胞

圖檔來源@視覺中國

文丨學術頭條,作者丨吳婷婷,編審丨寇建超

左手咖啡右手“快樂水”,上班久坐下班“葛優躺”的你,最近有沒有感覺到,腦子有那麼點兒不好使?似乎記憶力也在衰退?

自信點,把“似乎”去掉。

因為最新研究揭示,如果你長期不運動,大腦可能真要退步了。

近日,來自斯坦福醫學院的研究團隊發現,血漿中可能存在一種對大腦有益的“抗炎因子”,通過運動鍛煉,這些抗炎因子的水準會顯著提高。如果将這些抗炎因子注入不運動的小鼠體内,甚至能提高它們的學習能力和記憶力。

此外,他們也發現,認知損害患者在堅持鍛煉 6 個月後,體内的抗炎因子也有所增加。

相關研究論文以“Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin”為題,已發表在頂級科學期刊 Nature 上。

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(來源:Nature)

研究團隊在論文中還提到,本次研究結果為開發阿爾茨海默病等類似疾病的治療手段指出了新方向。

想提高記憶力?動起來就對了

“運動有益健康”大概是全球公認之真理,無論是人還是動物,适當的運動往往能提升身體各方面素質,比如延緩認知老化和神經退化等。然而,人們目前對運動實作這些功能的潛在因素和機制仍知之甚少。

為了從分子層面搞清楚這些問題,研究人員開展了一系列小鼠實驗。首先,他們将雄性小鼠分為實驗組和對照組,前者被放置在帶有滾輪的籠子中,以充當“跑步機”促進小鼠運動,對照組小鼠則久坐不動。在之後的 28 天中,每 3 天就将運動小鼠血漿(RP)和對照小鼠血漿(CP)分别注射進受體小鼠體内,以觀察其血漿特征是否産生差異。

結果發現,被注射 RP 的小鼠整體細胞存活率升高,注射 CP 的小鼠體内則無明顯變化。而與 CP 對照小鼠相比,接受 RP 的小鼠血漿中的總增殖細胞、神經母細胞和存活細胞的數量則顯著增加。值得注意的是,這些特征均與運動小鼠本身的血漿變化一緻。

此外,研究人員對兩種小鼠進行了一項針對空間學習和記憶的測試。結果發現,注射 RP 可以提高小鼠的上下文學習能力和記憶,這與其對神經發生的影響一緻。

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圖 | 接受 RP 與接受 CP 的受體小鼠在莫裡斯水迷宮測試(Morris water maze)中的差異。将小鼠放入水中,其找到平台上岸所花的時間對比(左圖);兩組小鼠與虛拟平台互動的時間、頻率和潛伏期(右圖)。

多運動,能夠保護大腦

以往研究證明,運動對大腦認知的改善作用與海馬體可塑性增加、發炎減少存在相關性,

是以,研究人員假設:經常運動鍛煉的人體内可能存在這樣一種“運動抗炎因子”,能夠保護大腦、減少海馬體發炎情況。

他們首先在患有神經退行性疾病相關神經發炎的小鼠身上注射 RP,然後觀察是否可以減少神經發炎,通過檢測相關基因表達發現,RP 确實可以有效對抗海馬體的神經發炎反應。

這進一步印證了研究人員的這一假設。

為了确定 RP 血漿的抗炎成分,他們免疫剔除了 RP 中 4 種最主要的差異表達蛋白: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體 LIFR。所有小鼠患海馬體發炎,對照組小鼠全身注射完整的 RP,實驗組小鼠則分 4 組,分别注射缺乏 CLU、FH、PEDF、LIFR 的 RP 血漿,8 小時後再用免疫和發炎基因表達的 DNA 測序方法分析小鼠的海馬體。

最終,研究人員找出了“抗炎因子”:不含 CLU 蛋白的 RP 幾乎失去了抗炎特性,而其他 3 種蛋白則幾乎沒有産生影響。在使用染色劑标記 CLU 蛋白的不同類别後,研究人員進一步鎖定了重組簇集蛋白(recombinant clusterin,rCLU)對抗炎性的主要作用。

圖|受試者鍛煉前後血漿内各項蛋白的變化,灰色三角為鍛煉前,藍色圓圈為鍛煉後(來源:論文)

為了确定這些實驗結果對人類是否也有用,他們還在 20 名患有遺忘性輕度認知障礙的榮民身上進行了實驗,在進行運動 6 個月後,發現在運動的患者中,CLU 顯著增加,與海馬體發炎相關的蛋白則顯著減少。

是以,此次研究對“抗炎因子”的發現很有希望應用于人體,甚至對阿爾茨海默病等患者的治療帶來新的希望。

跑步 10 分鐘,獲益全身心

無獨有偶,上月底發表在 Nature 子刊 Scientific Reports 上的一篇文章也揭示了運動的重要性,來自築波大學的研究團隊發現,我們每天不需要多大強度的鍛煉,隻需要跑步 10 分鐘,就有益于我們的心理健康。

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(來源:Scientific Reports)

盡管之前已有研究證明體育鍛煉能夠改善我們的情緒,但那些研究通常以騎自行車作為鍛煉方式。研究人員希望通過本次實驗,研究跑步對控制情緒和執行多種功能的大腦區域的影響。

論文通訊作者 Hideaki Soya 教授解釋道:“考慮到在跑步過程中需要協調平衡、運動和推進所需的控制程度,前額葉皮層的神經元激活增加是合乎邏輯的,并且該區域的其他功能将受益于這種大腦資源的增加。”

為了驗證他們的假設,研究人員先讓受試者跑步 10 分鐘,再使用色詞測驗(Stroop Color-Word Test)觀察其情緒狀況,并在參與者做每項任務時擷取與大腦活動相關的血液動力學變化的資料。例如,用綠色寫出 red 這個詞,參與者必須說出顔色而非讀出這個詞。此時,大腦必須同時處理兩組資訊并抑制無關資訊。

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圖|對照組與實驗組進行色詞測驗的結果。反應時間、錯誤率、Stroop 幹擾狀态、兩組在跑步前後的對照(來源:論文)

結果表明,在中等強度跑步 10 分鐘後,Stroop 幹擾效應時間顯著減少。

此外,在色詞測驗任務期間,受試者雙邊前額葉也明顯激活。跑步後,參與者也自稱心情變得更好。

研究人員表示,鑒于前額葉皮層的許多特征是人類獨有的,這項研究不僅闡明了“跑步十分鐘,獲益全身心”的好處,還暗示了運動在人類進化曆史中可能發揮着更深遠的作用。

聽了這麼多,還不趕緊動起來?

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