راز افزایش استقامت در ورزش نه تنها در عضلات، بلکه در مغز نیز نهفته است. پژوهشهای جدید نشان میدهد که این موضوع میتواند واقعیت علمی داشته باشد. دانشمندان موفق به شناسایی گروهی از نورونها در مغز موشها شدهاند که پس از تمرین، به افزایش استقامت کمک میکنند. آنها بر این باورند که سلولهای مشابهی احتمالاً در مغز انسان نیز وجود دارد و ممکن است روزی با استفاده از دارو یا روشهای درمانی خاص، عملکرد آنها را تقویت کرد تا افراد بتوانند سریعتر و برای مدت طولانیتری بدوند.
مدتهاست که دانشمندان دریافتهاند ورزش تنها بر روی عضلات تأثیر نمیگذارد، بلکه مغز را نیز تحت تأثیر قرار میدهد. با این حال، بسیاری از پژوهشگران بر این باور بودند که تغییرات مغزی و بدنی از یکدیگر جدا هستند. اما نیکلاس بتلی از دانشگاه پنسیلوانیا میگوید یافتههای جدید نشان میدهد که مغز در واقع نقش «هماهنگکننده مرکزی» را ایفا میکند و بسیاری از تغییرات بدنی در پاسخ به ورزش تحت نظارت مغز صورت میگیرد.
برای بررسی دقیقتر، پژوهشگران فعالیت نورونهای موشها را قبل، حین و پس از دویدن ثبت کردند. تمرکز آنها بر روی ناحیهای از مغز به نام هسته ونترومدیال هیپوتالاموس بود که یکی از مراکز مهم کنترل سوختوساز، انرژی و رفتارهای مرتبط با بقا به شمار میرود. پژوهشهای قبلی نشان داده بود که اگر رشد این ناحیه در جوندگان مختل شود، بهبود آمادگی جسمانی نیز مختل میشود. با توجه به شباهت ساختار این ناحیه در بیشتر پستانداران، احتمال میرود همین سازوکار در انسان نیز وجود داشته باشد.
پژوهشگران نورونهایی را در مغز موشها شناسایی کردهاند که با تمرین فعالتر میشوند و نقش مهمی در افزایش استقامت دارند. به گزارش ricotimes، نتایج نشان داد که پس از دویدن، فعالیت گروهی از نورونها که گیرندهای به نام SF1 دارند، افزایش مییابد. این گیرنده در رشد مغز و تنظیم سوختوساز نقش دارد. نکته جالب این است که با افزایش روزهای تمرین، تعداد نورونهایی که با ورزش فعال میشدند نیز افزایش مییافت. در روز اول تمرین، کمتر از ۳۲ درصد این نورونها فعال بودند، اما تا روز هشتم این عدد به حدود ۵۳ درصد رسید. به بیان ساده، همانطور که عضلات با تمرین قویتر میشوند، فعالیت مغز نیز بهتدریج «تمریندیدهتر» میشود.
در مرحله بعد، پژوهشگران برای درک بهتر نقش واقعی این نورونها از روشی به نام «اپتوژنتیک» استفاده کردند. در این روش با کمک نور میتوان نورونها را خاموش یا روشن کرد. آنها در گروهی از موشها، پس از هر جلسه تمرین، این نورونها را برای یک ساعت مهار کردند. موشها پنج روز در هفته و به مدت سه هفته روی تردمیل تمرین کردند و هر هفته آزمون استقامت دادند؛ یعنی تا زمانی دویدند که کاملاً خسته شوند.
در طول آزمایش، موشها توانستند بهطور میانگین حدود ۴۰۰ متر بیشتر بدوند، اما این پیشرفت تقریباً نصف پیشرفت موشهایی بود که نورونهایشان دستکاری نشده بود. این نتیجه نشان داد که این نورونها نقش مهمی در افزایش استقامت دارند. اما این نورونها دقیقاً چه کاری انجام میدهند؟ پاسخ کامل هنوز مشخص نیست، اما سرنخهای مهمی به دست آمده است. به گفته مورگان کیندل از دانشگاه پنسیلوانیا، بدن در ورزشهای استقامتی بهتدریج از چربی بهعنوان سوخت اصلی استفاده میکند؛ زیرا ذخایر کربوهیدرات سریعتر تمام میشوند.
زمانی که نورونهای موردنظر مهار شدند، موشها خیلی زودتر به سراغ مصرف کربوهیدرات رفتند و در نتیجه زودتر انرژیشان تمام شد. همچنین مهار این نورونها مانع ترشح پروتئینی در عضلات به نام PGC-1 آلفا شد؛ پروتئینی که به سلولها کمک میکند سوخت را کارآمدتر مصرف کنند و نقش مهمی در استقامت عضلات دارد. علاوه بر این، این نورونها مادهای آزاد میکنند که قند خون را بالا میبرد و به بازسازی ذخایر انرژی کمک میکند؛ موضوعی که برای ریکاوری عضلات پس از ورزش حیاتی است.
اپتوژنتیک نیازمند جراحی مغز است و به همین دلیل برای انسان کاربرد عملی ندارد. اما پژوهشگران امیدوارند بتوانند روشهای غیرتهاجمیتری پیدا کنند که همین نورونها را فعال کند. بتلی حتی احتمال میدهد روزی مکملها یا ترکیباتی ساخته شوند که بتوانند این سلولها را تحریک کنند و استقامت را افزایش دهند. زمانی که پژوهشگران در آزمایشی دیگر بهجای خاموشکردن، فعالیت این نورونها را افزایش دادند، نتیجه چشمگیر بود: موشها بیش از دو برابر گروه کنترل دویدند و استقامتی بسیار بالا پیدا کردند.
چنین رویکردی اگر روزی در انسان عملی شود، میتواند برای افرادی که ورزش برایشان دشوار است، از جمله سالمندان یا افرادی که سکته کردهاند، بسیار مفید باشد. با این حال، هنوز راه طولانی در پیش است. معلوم نیست این نتایج در انسان هم تکرار شود و نگرانیهایی درباره عوارض جانبی وجود دارد. توماس بوریس از دانشگاه فلوریدا هشدار میدهد که تحریک بیشازحد این نورونها ممکن است باعث افت خطرناک قند خون شود؛ زیرا به نظر میرسد این سلولها در تنظیم مصرف انرژی عضلات نقش دارند.
در نهایت، حتی اگر فعالسازی این نورونها روزی ممکن شود، پژوهشگران تأکید میکنند که این روش جایگزین ورزش نخواهد بود. ورزش فواید گستردهای دارد: از کاهش افسردگی و اضطراب گرفته تا بهبود عملکرد شناختی، قلبیعروقی و عضلانی. فعال کردن چند نورون بهتنهایی احتمالاً نمیتواند همه این مزایا را جایگزین کند.
پژوهش در ژورنال Neuron منتشر شده است.