Download
1 / 32
330 likes | 628 Views
بسم الله الرحمن الرحیم. ورزش و مغز. مربوط به درس سازگاری های سلولی با ورزش استاد مربوطه: دکتر گائینی تهیه و تنظیم: محمد شریعت زاده جنیدی زمستان 1388. تا همین اواخر اثرات فعالیت های بدنی برروی مغز تا حد زیادی بدون بررسی باقی مانده بود.
E N D
ورزش و مغز مربوط به درس سازگاری های سلولی با ورزش استاد مربوطه: دکتر گائینی تهیه و تنظیم: محمد شریعت زاده جنیدی زمستان 1388
تا همین اواخر اثرات فعالیت های بدنی برروی مغز تا حد زیادی بدون بررسی باقی مانده بود. • اما مطالعات انجام شده در سال های اخیر نشان داده که مغز به طور قابل ملاحظه ای نسبت به فعالیت های بدنی پاسخ می دهد. • فعالیت های بدنی باعث ایجاد تغییرات آناتومیکی، سلولی و ملکولی در سطح مغز می شود.
این تغییرات اتفاق افتاده برای یادگیری و حافظه و همچنین برای بالا بردن عملکرد شناختی موثر می باشد. • علی رغم اینکه این اثرات ثابت شده است، اما بررسی مکانیسم های آن به تازگی آغاز شده است. • در این فصل به بررسی اثرات ورزش بر عملکرد شناختی و یکپارچگی ساختاری مغز می پردازیم.
تمرین باعث بهبود عملکرد شناختی در انسان شده و از آتروفی مغز همزمان با افزایش سن جلوگیری می کند. • مطالعات انجام شده برروی انسان ها نشان داده است که تمرینات ورزش اثرات مثبتی بر سلامتی و عملکرد مغز می گذارد. • همچنين مطالعات اثرات مثبت شرکت در فعالیت های بدنی و آمادگی هوازی را بر عملکرد های شناختی و رفتاری نشان داده اند. • این اثرات در دوره کهنسالی نیز مشاهده شده است.
مطالعات انجام شده اثرات مثبت فعالیت های بدنی بر کاهش بیماری آلزایمر-تخریب نورن ها به دلایل نامعلوم- را بیان کرده است. • یک مطالعه 5 ساله برروی افراد بالای 65 سال، نشان داد که فعالیت بدنی باعث کاهش خطر آلزایمر و مشکلات ادراکی و شناختی می شود.
در حقیقت فعالیت های ورزشی باعث بهبود فرایندهای اجرا- کنترل، برنامه ریزی، فعالیت های چند گانه، فعالیت های فضایی زمانی می شود.keramer2003 • با استفاده از تکنیک MRI برخی از مکانیسم های آن مشخص گردید. • مشخص گردید که تمرین از تحلیل بافت مغز در نواحی فرونتال، آهیانه ای و گیجگاهی کورتکس جلوگیری می کند • این نواحی در انجام اعمال شناختی مانند کنترل-اجرا نقش مهمی دارند.
با این وجود در مطالعات انسانی تغییرات بیولوژیکی و مکانیسم هایی اصلی عامل این تغییرات مشخص نشده است.
مدل های حیوانی برای بررسي اثر تمرین بر عملکرد مغز • محققان برای مطالعه تغییرات ملکولی-سلولی و آناتومیکی در پاسخ به تمرین مدل های حیوانی را مورد بررسی قرار داده اند. • عمدتا از موش ها و در فعالیت هایی مانند دویدن برروی تردمیل، دوی ارادی بر روی چرخ، یا فعالیت در environment enrichment مورد استفاده قرار گرفته اند.
در محیط های غنی حیوانات در معرض محرک های مختلفی قرار می گیرند. • مانند قرار دادن برخی اسباب بازیها، تونل ها و تغییرات مکرر محل قرار گیری غذا
از بین این هاwheel running به نظر ایده ال تر می باشد. • زیرا تمرین یک متغیر اصلی برای بررسی این اثرات می باشد. • همچنین مقدار کار و فعالیت انجام شده بر آن قابل اندازه گیری می باشد. • و از استرس های ایجاد شده در طی فعالیت بروی تردمیل جلوگیری می کند.
همچنين به حیوان اجازه می دهد تا انتخاب کند که چه میزان بدود و لذا مشابه با الگوی تمرین انسان می باشد. • فعالیت و تمرينات انجام شده باعث ایجاد تغییرات آناتومیکی، الکتروفیزیولوژیکالی در مغز می شود. • همچنین شکل پذیری(plasticity) از اثرات مثبت تمرین بر عملكرد شناختي و سلامتی مغز می باشد. • برخی از تغییرات آناتومیکی در مغز بعد از فعاليت wheel running به شرح زیر می باشد:
افزایش تعداد نورون ها • افزایش تعداد و طول دندریت ها این تغییرات باعث افزایش پیچیدگی های سیناپسی شده و توانایی پردازش اطلاعات را افزایش می دهد. علاوه بر این تغییرات آناتومیکی، تمرین باعث ایجاد تغییرات در سطحneurochimical مغز می شود. این تغییرات در نروترنسمیتر ها؛ استیل کولین، سروتونین،نروپپتیدy و... می شود.
این تغییرات یکی از دلایل ایجاد تغيیر در فعالیت های الکتروفیزولوژیکالی در مغز و هیپوکامپ می باشد. • هیپوکامپ ناحیه ای حیاتی برای یادگیری و حافظه می باشد. • تمرین بقا و زنده ماندن نورون ها را در برابر brain insult افزایش می دهد.
تمرین باعث فرا تنظیمی فاکتورهای نروتروپیک می شود • یکی از مهمترین ملکول هایی که برای سلامتی نرون ها و یادگیری و حافظه مهم می باشد فاکتور BDNF می باشد. • این فاکتور در حفظ سلامت انواع نرون ها نقش داشته و در شکل پذیری نرون ها نیز نقش دارد. • BDNF بوسیله نورون ها تولید می شود. • عمدتاً نورون های ناحیه هیپوکامپ و کورتکس این ماده را ترشح می کنند.
فعالیت های نورونی( مانند آنچه که در طی رمزگذاری اطلاعات اتفاق می افتد) رهایی این پروتئین و تنظیم ژن BDNF را تحریک می کند. • BDNFرها شده در سیناپس ها تحریک پذیری نورونی را افزایش می دهد. • همچنین محرک های رفتاری و یادگیری بیان ژن آن را افزایش می دهد.
در موش هایی که از لحاظ ژنتیکی دستکاری شده بودند، کمبود BDNF منجر به نارسایی هایی در یادگیری گردید. • این مطلب نشان می دهد که BDNF در انتقال پیام ها در سیناپس ها مهم می باشد. • با توجه به نقشBDNF در یادگیری، حافظه و سلامت نرون ها-فرایندهایی که تحت تاثير ورزش نیز هستند- به نظر می رسد که فعالیت های جسمانی سطح آن را افزایش می دهد.
در سال 1995 اولین مطالعه صورت گرفته بیان کرد که wheel running باعث افزایش شماری از فاکتورهای رشدی در مغز می شود. • این فاکتورها شامل فاکتور رشد نرونیNGF و FGF-2 بود. • اما بیشترین افزایش تولید برای BDNF مشاهده گرديد. • هیپوکامپ یک ساختار با قابلیت شکل پذیری بالا بوده که در فعالیت های شناختی و حافظه نقش مهمی را ایفا می کند.
تمرین باعث افزایش BDNFMRNA در هیپوکامپ می شود. • این فراتنظیمی خیلی سریع و چند ساعت پس از فعالیت مشاهده می شود. • همچنین گاهي تا چندین ماه پس از پایان تمرین نیز در سطح بالایی باقی می ماند. • در یک مطالعه بعد از 28 روز دویدن سطح پروتئین BDNF تا 3 روز پس از تمرین رو به افزایش بود.
سپس متوقف و پس از 1 هفته بی تحرکی به سطح اولیه باز گشت. • تحقیقات نشان داده که تمرینات متناوب(1روز در میان) همانند تمرینات روزانه در افزایش BDNF هیپوکامپ موثر می باشد. • با این وجود به نظر می رسد علاوه بر BDNF ژن های زیاد دیگری در مغز به تمرین پاسخ می دهند.
با پیشرفت وسایل و استفاده از MICROARRARY بررسی پاسخ ژن ها به تمرین را ممکن گرديده است.
MICROARRAY ANALYSIS • با استفاده از این تکنیک و بررسی هیپوکامپ حدود 130 ژن مختلف در پاسخ به 3 هفته تمرین بیان شدند. • این ژن ها را می توان در 4 گروه قرار داد: • شکل پذیری • متابولیسم • ضد پیری • مرتبط با سیستم ایمنی
تعداد کمی از این ژن های مرتبط با شکل پذیری در اینجا مورد بررسی قرار می گیرد. • NARP, COX2,HOMER-1A • این ژن ها در پاسخ به تمرین در هیپوکامپ UP-REGULATE می شوند. • NARP و HOMER-1 به عنوان ملکول های کلیدی در تنظیم شکل گیری سیناپسی شناخته شده اند.
این دو ملکول عبور و مرور گیرنده های گلوتامات را کنترل می کنند. • گلوتامات یک میانجی عصبی در مغز است و در شکل پذیری مغز نقش ایفا مي كند. • تنظیم گیرنده های گلوتامات در دسترس برای انتقال پیام یک فرایند کلیدی در شکل پذیری است که توسط این دو ملکول انجام می پذیرد.
خود BDNF نیز یکی از عوامل محرکNARP می باشد. • COX-2 در تنظیم پروستوگلندین ها و اعمال مرتبط با ایمنی نقش دارند. • همچنین در شکل پذیری CNS نقش ایفا می کنند. • بیان ژن این ملکول بوسیله BDNF و فعالیت های سیناپسی فراتنظیم می شود.
به نظر می رسد که اثرات افزایش تولید cox2 بوسیله تمرین باعث افزایش قابلیت تحریک پذیری پس سیناپسی در هیپوکامپ می شود. • این امر باعث کارآمد تر شدن رمز گذاری اطلاعات و تسهیل یادگیری می شود.
تمرین باعث افزایش BDNF و بهبود یادگیری می شود. • همانطور که گفته شد BDNF یک ملکول کلیدی در یادگیری و حافظه می باشد. • مطالعات نشان داده که وراد کردنBDNF به موش ها باعث بهبود یادگیری و کمبود آن منجر به نقص در يادگيري می شود. • لذا می توان گفت که تمرین می تواند با افزایش سطحBDNF منجر به بهبود فرایندهای یادگیری می شود.
به عنوان مثال بعد از یک دوره تمرین موش ها نیاز کمتری برای پیدا کردن راه حل هایی در انجام تکالیف خود دارند. • زمانی که موش ها مجبور بودند که از تونل های پیچ درپیچ برای یافتن آب استفاده کنند همزمان با افزایش سطحBDNF در موش های تمرین کرده یادگیری بهتر و سریعتری نسبت به گروه کنترل داشتند.
