تقویت مغز با ورزش از طریق افزایش ترشح پروتئین BDNF و بهبود کارایی قشر پیش پیشانی، منجر به بهینه سازی فعالیت های عصبی و عملکردهای اجرایی در بزرگسالان می شود.
شروع یه برنامه ورزشی جدید، فقط عضله سازی و تقویت استقامت قلبی-عروقی نیست، بلکه مزایای شگفت انگیزی برای تقویت مغز با ورزش وجود دارد. یه تحقیق جدید نشون می ده که ورزش به مغز یاد می ده تا مقادیر بیشتری از یه پروتئین ترمیم کننده ترشح کنه. این پژوهش که در مجله Brain Research، منتشر شده، نشون می ده بزرگسالانی که ظرف چند ماه از نظر بدنی آماده تر می شن، بعد از هر بار تمرین، جهش بزرگ تری توی این مولکول تقویت کننده مغز رو تجربه می کنن. این واکنش شیمیاییِ قوی تر ممکنه توضیح بده که چطور فعالیت بدنی منظم به تقویت مغز با ورزش کمک می کند.
تقویت مغز با ورزش؛ نقش کلیدی پروتئین BDNF
سال هاست که جامعه پزشکی متوجه ارتباط بین فعالیت های هوازی منظم و سلامت شناختی بهتر شده و به دنبال راه های مؤثر برای تقویت مغز با ورزش بوده است. عامل اصلی این فایده، یه پروتئین خاص به اسم فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز یا همون BDNF هست.
این پروتئین رو مثل یه نوع کود مولکولی برای سیستم عصبی تصور کنین. این ماده به مغز کمک می کنه تا سلول های جدید بسازه، بر اساس تحقیقات جدید درباره هوش و اتصالات مغزی و یافته های ردکننده نظریه کارایی کل مغز، بین نورون های فعلی ارتباطات تازه ای ایجاد کنه و از متابولیسم کلی سلول ها حمایت کنه.
فعالیت بدنی بدن رو تحریک می کنه تا این مولکول رو وارد جریان خون کنه، اما مکانیسم دقیق این فرآیند هنوز کمی مبهمه. مطالعاتی که روی تاثیر تمرینات تکی و برنامه های تناسب اندام طولانی مدت بر سطح این پروتئین انجام شده، تا حالا نتایج متفاوتی داشتن.
برخی تحقیقات گذشته بیشتر روی افراد مسن یا کارهای مربوط به حافظه متمرکز بودن. این موضوع باعث شده بود توی درک ما از نحوه تاثیر این مولکول بر انواع دیگه مهارت های شناختی در افراد جوان و سالم، شکاف های بزرگی وجود داشته باشه.
تصویری که در ادامه مشاهده می کنید، نمایی از فرآیندهای پیچیده عصبی را نشان می دهد که در آن سلول ها در حال بازسازی و برقراری پیوندهای جدید هستند.
این نمایش بصری به درک بهتر چگونگی تعامل سلول های عصبی و تغییرات ساختاری مغز در پاسخ به محرک های فیزیکی و محیطی کمک می کند.
فلامینیا رونکا، پژوهشگر مؤسسه ورزش، تمرین و سلامت کالج دانشگاهی لندن، می خواست این روابط رو روشن کنه و نقش ورزش در تقویت مغز را بررسی کند. رونکا و همکاراش آزمایشی رو طراحی کردن تا ببینن آیا یه برنامه ورزشی منظم می تونه نحوه واکنش مغز به فعالیت بدنی رو تغییر بده و به تقویت مغز با ورزش منجر شود یا نه.
اونا به خصوص می خواستن تغییرات قشر پیش پیشانی مغز رو که دقیقا پشت پیشونی قرار داره، بررسی کنن. قشر پیش پیشانی عملکردهای اجرایی ما رو مدیریت می کنه و مثل مرکز فرماندهی برای تفکرات پیچیده عمل می کنه.
عملکردهای اجرایی شامل مهارت های ضروری روزمره مثل توجه کردن، تصمیم گیری و کنترل رفتارهای تکانشی می شن. محققان قصد داشتن بررسی کنن که چطور سطح پروتئین BDNF در خون با فعالیت عصبی در این ناحیه خاص از مغز طی انجام کارهای ذهنی مختلف در ارتباطه.
محققان همچنین می خواستن دو راه مختلف حرکت این پروتئین در بدن رو بررسی کنن. این مولکول رو می شه در پلاسمای خون، که بخش مایع و شفاف خونه، اندازه گیری کرد.
پلاسمای خون تصویری از پروتئینی رو نشون می ده که بلافاصله آماده ست تا وارد مغز بشه. در مقابل، سرم خون حاوی پروتئینیه که داخل پلاکت ها (سلول های مسئول لخته شدن خون) ذخیره شده.
اندازه گیری پروتئین در سرم خون، ظرفیت تولید و ذخیره سازی گسترده تر بدن رو نشون می ده. درک تفاوت های بین این دو روش انتقال، یکی از اهداف کلیدی این آزمایش بود.
برای آزمایش این ایده ها، تیم تحقیق تعدادی داوطلب بزرگسال سالم رو که عمدتا سبک زندگی کم تحرکی داشتن، استخدام کردن. شرکت کننده ها به طور تصادفی به دو گروه تقسیم شدن؛ یک گروه به عنوان گروه کنترل که کارهای روزمره عادی شون رو انجام می دادن.
گروه دیگه در یک برنامه تمرینی هوازی 12 هفته ای شرکت کردن. این مداخله ورزشی شامل چهار بار در هفته رکاب زدن روی دوچرخه ثابت بود.
شدت تمرینات به صورت تدریجی طراحی شده بود. شرکت کننده ها با رکاب زدن سبک شروع کردن و به تدریج در طول این دوره سه ماهه، سطح تلاش شون رو افزایش دادن.
همه شرکت کننده ها در شروع مطالعه، هفته ششم و پایان 12 هفته به آزمایشگاه مراجعه کردن. در هر بازدید، محققان آمادگی هوازی شرکت کننده ها رو ارزیابی کردن.
اونا این کار رو با استفاده از یه تست آزمایشگاهی استاندارد انجام دادن که حداکثر میزان اکسیژنی که بدن می تونه در طول ورزش شدید مصرف کنه رو اندازه گیری می کنه. این اندازه گیری یه عدد دقیق و عینی برای نشون دادن استقامت قلبی-عروقی فرد ارائه می ده.
قبل و بعد از این تست شدید دوچرخه ثابت، محققان از رگ بازوی شرکت کننده ها نمونه خون گرفتن. این نمونه ها به اونا اجازه داد تا غلظت پروتئین رو هم در پلاسمای خون و هم در سرم خون اندازه گیری کنن.
در کنار تست های بدنی، شرکت کننده ها مجموعه ای از چالش های ذهنی رو با کامپیوتر انجام دادن. این چالش ها شامل تست های حافظه فضایی و همچنین کارهای مربوط به عملکرد اجرایی بود که نیاز به تمرکز بالا و کنترل دقیق تکانه ها داشت.
موقعی که شرکت کننده ها روی این پازل های کامپیوتری کار می کردن، یه کلاه مخصوص مجهز به سنسورهای نوری روی سرشون داشتن. این دستگاه تصویربرداری پوشیدنی از پرتوهای نوری بی ضرر برای نظارت بر سطح اکسیژن و جریان خون در لایه های بیرونی مغز استفاده می کنه.
با ردیابی نحوه حرکت خون در قشر پیش پیشانی، محققان می تونستن تخمین بزنن که بخش های مختلف مغز چقدر سخت دارن کار می کنن. این روش تصویربرداری مبتنی بر نور، دریچه ای رو به نیازهای متابولیک مغز در لحظه باز می کنه.
در پایان 12 هفته، گروه دوچرخه سواری موفق شده بودن استقامت قلبی-عروقی خودشون رو بهبود ببخشن. برخلاف تصور اولیه محققان، سطح استراحت پروتئین هدف نسبت به شروع مطالعه تغییری نکرده بود.
با این حال، تمرینات بدنی نحوه واکنش بدن شون به استرس حاد رو تغییر داده بود. بعد از آخرین تست شدید دوچرخه سواری، شرکت کنندگانی که آماده تر شده بودن، نسبت به شروع مطالعه، ترشح خیلی بیشتری از پروتئین متصل به سرم رو تجربه کردن.
این افزایش خاص به طور نزدیکی با بهبود کلی اونا در مصرف اکسیژن مرتبط بود. اساسا، هرچی یه شرکت کننده در طول این سه ماه استقامت قلبی-عروقی بیشتری به دست آورده بود، بلافاصله بعد از یه تمرین سخت، مقدار بیشتری از این پروتئین تقویت کننده مغز رو تولید می کرد، که یکی از ابعاد مهم تقویت مغز با ورزش است.
محققان همچنین ارتباطات واضحی بین سطح این پروتئین و نحوه عملکرد مغز در طول کارهای ذهنی پیدا کردن. مقادیر بالاتر پروتئین با تغییرات در جریان خون توی مناطق خاصی از قشر پیش پیشانی در ارتباط بود.
این تغییرات عصبی فقط زمانی ظاهر می شدن که شرکت کننده ها مشغول انجام تست های تمرکز و کنترل تکانه بودن. محققان این الگوهای فعالیت مغزی رو در طول تست های حافظه مشاهده نکردن.
داده های تصویربرداری مغز، الگوی خاصی رو در قشر پیش پیشانی طی تست های توجه و بازداری نشون داد. سطوح بالاتر پروتئین با کاهش سیگنال خام جریان خون در این مناطق همبستگی داشت.
در بحث تست های شناختی، سیگنال کمتر در حین حفظ عملکرد خوب، گاهی اوقات می تونه نشون دهنده این باشه که مغز داره کارآمدتر عمل می کنه. محققان معتقدن که این پروتئین ممکنه به مغز کمک کنه تا انرژی و ارتباطات سلولی خودش رو به شکلی مدیریت کنه که به تلاش متابولیک کلی کمتری نیاز داشته باشه.
هیچ کدوم از این تغییرات شیمیایی یا عصبی منجر به نمرات بهتری در تست های شناختی نشد. سرعت شرکت کننده ها در انجام کارهای کامپیوتری در طول 12 هفته بیشتر شد، اما این اتفاق هم در گروه دوچرخه سواری و هم در گروه کنترل افتاد.
چون هر دو گروه به یک اندازه در تست های کامپیوتری پیشرفت کردن، احتمالا زمان واکنش سریع تر به دلیل تمرین ساده بوده تا برنامه ورزشی. تغییرات در پروتئین مغز باعث بهبود آماری معنی داری در نمرات واقعی تست اونا نشد.
رونکا در یک بیانیه عمومی به اهمیت این سازگاری شیمیایی اشاره کرد: «ما مدت هاست می دونیم که ورزش برای مغز مفیده، اما مکانیسم هایی که این اتفاق از طریق اونا رخ می ده هنوز در حال بررسیه. هیجان انگیزترین یافته مطالعه ما اینه که اگه آماده تر بشیم، مغز ما از یک جلسه ورزش سود بیشتری می بره و این تغییر می تونه فقط در عرض 6 هفته اتفاق بیفته که نشان دهنده پتانسیل بالای تقویت مغز با ورزش است.»
هرچند این تغییرات فیزیولوژیک امیدوارکننده هستن، اما مطالعه فعلی محدودیت هایی هم داره. تیم تحقیق کار رو با گروه بزرگ تری شروع کرد، اما فقط بیست نفر تمام بازدیدهای آزمایشگاهی لازم رو انجام دادن و داده های قابل استفاده ارائه کردن.
این حجم نمونه کوچک باعث می شه بدون تست های بیشتر، نشه ادعاهای گسترده و قطعی مطرح کرد. محققان اشاره کردن که گروه های کوچک در مطالعاتی که نیاز به خون گیری مکرر و تعهد ورزشی طولانی مدت دارن، رایج هستن.
طراحی آزمایش هم صرفا روی حداکثر فعالیت هوازی متمرکز بود. هنوز مشخص نیست که آیا ورزش سبک تر، وزنه برداری یا ورزش های تیمی هم باعث ترشح مشابه این پروتئین مغزی می شن یا نه.
انواع مختلف حرکات ممکنه پاسخ های متابولیک متفاوتی رو از سیستم عصبی بطلبن. اضافه کردن انواع روش های ورزشی به مطالعات آینده می تونه به ترسیم تصویر کامل تری از نحوه تاثیر حرکت بر تقویت مغز با ورزش کمک کنه.
متغیر دیگه ای که محققان ردیابی نکردن، وضعیت هورمونی شرکت کنندگان زن بود. سطح هورمون ها می تونه روی تولید پروتئین های مغزی تاثیر بذاره و این فاکتوریه که در آزمایش های آینده باید کنترل بشه.
تکنولوژی تصویربرداری استفاده شده در این مطالعه هم محدودیت های فیزیکی خاصی داره. سنسورهای نوری فقط می تونن جریان خون رو در لایه های بیرونی مغز اندازه گیری کنن، به این معنی که ساختارهای عمیق تر مثل هیپوکامپ قابل مشاهده نبودن.
تحقیقات آینده می تونن بررسی کنن که چطور این تغییرات شیمیایی بر مصرف انرژی مغز تاثیر می ذارن، فراتر از صرفا ساختن سلول های جدید. درک نقش دقیق این پروتئین در متابولیسم روزانه مغز در نهایت می تونه منجر به تجویز تمرینات ورزشی بهتر برای تقویت مغز با ورزش و بهبود سلامت شناختی بشه.
این مطالعه با عنوان «ارتباط BDNF با فعالیت قشر پیش پیشانی در زمینه فعالیت بدنی ،» توسط فلامینیا رونکا، سیان شو، الن کونگ، دنیس چان، آنتونیا همیلتون، جیامپیترو شیاوو، ایلیاس تاختسیدیس، پائولا پینتی، بنجامین تاری، تام گورنی و پل دبلیو برگس تالیف شده است.
نتایج به دست آمده نشان می دهد که برای بهره مندی از اثرات مثبت ورزش بر ذهن، تداوم و افزایش تدریجی آمادگی جسمانی نقش کلیدی ایفا می کند. با تمرکز بر تمرینات هوازی منظم، می توان ظرفیت مغز را در مدیریت منابع انرژی و پاسخ دهی به چالش های ذهنی ارتقا داد و بدین ترتیب سلامت عمومی سیستم عصبی را تضمین کرد.
The hidden brain benefit of getting in shape that scientists just discovered
