Najnowsze badania prowadzone przez zespół naukowców z Uniwersytetu Iowa wskazują na istotny związek między aktywnością fizyczną a funkcjonowaniem ludzkiego mózgu. Okazuje się, że już pojedyncza sesja ćwiczeń może wywołać gwałtowny wzrost aktywności fal mózgowych typu "ripples", które łączą obszary odpowiedzialne za uczenie się i pamięć. Te, pierwsze tego typu obserwacje dokonane bezpośrednio u ludzi, mogą stanowić istotny krok w zrozumieniu mechanizmów leżących u podstaw poprawy funkcji poznawczych po wysiłku fizycznym. Pisze o nich czasopismo "Brain Communications".
- Więcej informacji znajdziesz na stronie głównej rmf24.pl
Fale typu "ripples", czyli "zmarszczki" to synchroniczne ultraszybkie oscylacje o częstości około 140-200 Hz. Dotychczasowe eksperymenty na zwierzętach, takich jak myszy i szczury, wykazały, że te fale odgrywają kluczową rolę w procesach zapamiętywania i przypominania informacji. Jednak potwierdzenie tego zjawiska u ludzi było utrudnione ze względu na konieczność stosowania inwazyjnych metod pomiaru aktywności mózgu. Wcześniejsze badania opierały się więc głównie na analizie zmian w utlenowaniu krwi w mózgu po wysiłku, co pozwalało jedynie pośrednio wnioskować o aktywności neuronów.
Nowe badanie przeprowadzone przez zespół z Iowa umożliwiło bezpośrednią obserwację tych procesów dzięki wykorzystaniu zaawansowanej technologii, śródczaszkowej elektroencefalografii (iEEG). Pozwoliło to na precyzyjne rejestrowanie aktywności elektrycznej mózgu u pacjentów z padaczką, którzy mieli już wszczepione elektrody w celach diagnostycznych.
W eksperymencie wzięło udział 14 pacjentów w wieku od 17 do 50 lat, hospitalizowanych w University of Iowa Health Care Medical Center. Po krótkiej rozgrzewce uczestnicy przez 20 minut jeździli na rowerze stacjonarnym w tempie dostosowanym do własnych możliwości. Aktywność mózgu była rejestrowana zarówno przed i po zakończeniu ćwiczeń.
Analiza zarejestrowanych danych wykazała wyraźny wzrost częstości występowania fal "ripples" po wysiłku fizycznym. Fale te pochodziły z hipokampa, struktury mózgowej kluczowej dla procesów uczenia się i zapamiętywania i łączyły się z korą mózgową, która odpowiada za wyższe funkcje poznawcze.
Wyniki badania potwierdzają, że nawet pojedynczy epizod aktywności fizycznej może natychmiastowo wpływać na rytmy neuronalne i sieci mózgowe związane z pamięcią oraz funkcjami poznawczymi.
Autorzy pracy podkreślają, że ich badanie stanowi ważny krok w kierunku zrozumienia, jak aktywność fizyczna przekłada się na konkretne zmiany w pracy ludzkiego mózgu. Zdaniem prof. Michelle Voss, kierującej zespołem badawczym, obserwowane zmiany nie są ograniczone jedynie do osób z padaczką. Wzorce aktywności mózgu po ćwiczeniach były bardzo zbliżone do tych, które wcześniej obserwowano u zdrowych dorosłych przy użyciu nieinwazyjnych metod obrazowania, takich jak rezonans magnetyczny. Odkrycie sugeruje natomiast, że korzystny wpływ ćwiczeń na pamięć i uczenie się jest uniwersalny.
Zespół badawczy planuje przeprowadzenie kolejnych eksperymentów, w których uczestnicy będą wykonywać testy pamięciowe bezpośrednio po wysiłku fizycznym, a ich aktywność mózgowa będzie rejestrowana w czasie rzeczywistym. Pozwoli to jeszcze dokładniej określić, jak ćwiczenia wpływają na zdolności poznawcze i jakie mechanizmy za tym stoją.
Odkrycie, że już pojedyncza sesja ćwiczeń może aktywować kluczowe sieci neuronalne, otwiera nowe możliwości dla naukowców i lekarzy zajmujących się profilaktyką oraz leczeniem zaburzeń pamięci. Może pomóc w opracowaniu nowych strategii wspierających zdrowie mózgu, zarówno u osób zdrowych, jak i pacjentów z różnymi schorzeniami neurologicznymi.
