La actividad física se cita con frecuencia como un medio para mejorar la salud física y mental.
Investigadores del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas han demostrado que también puede mejorar la salud del cerebro de manera más directa.
Estudiaron cómo las señales químicas liberadas por los músculos en ejercicio promueven el desarrollo neuronal en el cerebro.
Cuando los músculos se contraen durante el ejercicio, como los bíceps que trabajan para levantar un peso pesado, liberan una variedad de compuestos en el torrente sanguíneo.
Estos compuestos pueden viajar a diferentes partes del cuerpo, incluido el cerebro.
Los investigadores estaban particularmente interesados en cómo el ejercicio podría beneficiar a una parte particular del cerebro llamada hipocampo.
“El hipocampo es un área crucial para el aprendizaje y la memoria y, por lo tanto, para la salud cognitiva“, dijo Ki Yun Lee, Ph.D. estudiante de ciencias mecánicas e ingeniería en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y autor principal del estudio.
Por lo tanto, comprender cómo el ejercicio beneficia al hipocampo podría conducir a tratamientos basados en el ejercicio para una variedad de afecciones, incluida la enfermedad de Alzheimer.
Para aislar las sustancias químicas liberadas por los músculos que se contraen y probarlas en las neuronas del hipocampo, los investigadores recolectaron pequeñas muestras de células musculares de ratones y las cultivaron en placas de cultivo celular en el laboratorio.
Cuando las células musculares maduraron, comenzaron a contraerse por sí mismas, liberando sus señales químicas en el cultivo celular.
El equipo de investigación agregó el cultivo, que ahora contenía las señales químicas de las células musculares maduras, a otro cultivo que contenía neuronas del hipocampo y otras células de apoyo conocidas como astrocitos.
Usando varias medidas, incluidas imágenes inmunofluorescentes y de calcio para rastrear el crecimiento celular y matrices de electrodos múltiples para registrar la actividad eléctrica neuronal, examinaron cómo la exposición a estas señales químicas afectaba a las células del hipocampo.
Los resultados fueron sorprendentes.
La exposición a las señales químicas de las células musculares que se contraen provocó que las neuronas del hipocampo generaran señales eléctricas más grandes y frecuentes, un signo de crecimiento y salud robustos.
En unos pocos días, las neuronas comenzaron a emitir estas señales eléctricas de manera más sincrónica, lo que sugiere que las neuronas estaban formando juntas una red más madura e imitando la organización de las neuronas en el cerebro.
Sin embargo, los investigadores todavía tenían preguntas sobre cómo estas señales químicas conducían al crecimiento y desarrollo de las neuronas del hipocampo.
Para descubrir más de la vía que vincula el ejercicio con una mejor salud cerebral, a continuación se centraron en el papel de los astrocitos en la mediación de esta relación.
“Los astrocitos son los primeros en responder en el cerebro antes de que los compuestos de los músculos lleguen a las neuronas“, dijo Lee.
Quizás, entonces, desempeñaron un papel en ayudar a las neuronas a responder a estas señales.
Los investigadores encontraron que la eliminación de los astrocitos de los cultivos celulares hizo que las neuronas dispararan aún más señales eléctricas, lo que sugiere que sin los astrocitos, las neuronas continuaron creciendo, tal vez hasta un punto en el que podrían volverse inmanejables.
“Los astrocitos juegan un papel fundamental en la mediación de los efectos del ejercicio“, dijo Lee.
“Al regular la actividad neuronal y prevenir la hiperexcitabilidad de las neuronas, los astrocitos contribuyen al equilibrio necesario para una función cerebral óptima“.
Comprender la vía química entre la contracción muscular y el crecimiento y la regulación de las neuronas del hipocampo es solo el primer paso para comprender cómo el ejercicio ayuda a mejorar la salud del cerebro.
“En última instancia, nuestra investigación podría contribuir al desarrollo de regímenes de ejercicio más efectivos para los trastornos cognitivos como la enfermedad de Alzheimer“, dijo Lee.
Fuente: Medical Xpress
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