Sinais químicos liberados pelos músculos durante o exercício promovem o desenvolvimento neural no cérebro, relatam os pesquisadores.
Fonte: Instituto Beckman
A atividade física é frequentemente citada como um meio de melhorar a saúde física e mental. Pesquisadores do Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada mostraram que também pode melhorar a saúde do cérebro mais diretamente.
Eles estudaram como os sinais químicos liberados pelo exercício dos músculos promovem o desenvolvimento neuronal no cérebro.
Seu trabalho aparece na revista Neuroscience.
Quando os músculos se contraem durante o exercício, como o bíceps trabalhando para levantar um peso pesado, eles liberam uma variedade de compostos na corrente sanguínea. Estes compostos podem viajar para diferentes partes do corpo, incluindo o cérebro. Os pesquisadores estavam particularmente interessados em como o exercício poderia beneficiar uma parte específica do cérebro chamada hipocampo.
"O hipocampo é uma área crucial para a aprendizagem e a memória e, portanto, para a saúde cognitiva", disse Ki Yun Lee, estudante de doutorado em ciência mecânica e engenharia da Universidade de Illinois Urbana-Champaign e principal autor do estudo. Entender como o exercício beneficia o hipocampo pode, portanto, levar a tratamentos baseados em exercícios para uma variedade de condições, incluindo a doença de Alzheimer.
Para isolar os produtos químicos liberados pela contração dos músculos e testá-los em neurônios do hipocampo, os pesquisadores coletaram pequenas amostras de células musculares de camundongos e as cultivaram em pratos de cultura de células no laboratório. Quando as células musculares amadureceram, elas começaram a se contrair por conta própria, liberando seus sinais químicos na cultura de células.
A equipe de pesquisa adicionou a cultura, que agora continha os sinais químicos das células musculares maduras, a outra cultura contendo neurônios do hipocampo e outras células de suporte conhecidas como astrócitos.
Usando várias medidas, incluindo imagens imunofluorescentes e de cálcio para rastrear o crescimento celular e matrizes de múltiplos eletrodos para registrar a atividade elétrica neuronal, eles examinaram como a exposição a esses sinais químicos afetava as células do hipocampo.
Os resultados foram impressionantes. A exposição aos sinais químicos da contração das células musculares fez com que os neurônios do hipocampo gerassem sinais elétricos maiores e mais frequentes – um sinal de crescimento e saúde robustos. Dentro de alguns dias, os neurônios começaram a disparar esses sinais elétricos de forma mais síncrona, sugerindo que os neurônios estavam formando uma rede mais madura juntos e imitando a organização dos neurônios no cérebro.
No entanto, os pesquisadores ainda tinham dúvidas sobre como esses sinais químicos levaram ao crescimento e desenvolvimento de neurônios do hipocampo. Para descobrir mais do caminho que liga o exercício a uma melhor saúde do cérebro, eles se concentraram no papel dos astrócitos na mediação desse relacionamento.
"Os astrócitos são os primeiros a responder no cérebro antes que os compostos dos músculos atinjam os neurônios", disse Lee. Talvez, então, eles desempenharam um papel em ajudar os neurônios a responder a esses sinais.
Os pesquisadores descobriram que a remoção de astrócitos das culturas de células fez com que os neurônios disparassem ainda mais sinais elétricos, sugerindo que, sem os astrócitos, os neurônios continuavam a crescer – talvez a um ponto em que pudessem se tornar incontroláveis.
"Os astrócitos desempenham um papel crítico na mediação dos efeitos do exercício", disse Lee. "Ao regular a atividade neuronal e prevenir a hiperexcitabilidade dos neurônios, os astrócitos contribuem para o equilíbrio necessário para a função cerebral ideal."
Compreender a via química entre a contração muscular e o crescimento e regulação dos neurônios do hipocampo é apenas o primeiro passo para entender como o exercício ajuda a melhorar a saúde do cérebro.
"Em última análise, nossa pesquisa pode contribuir para o desenvolvimento de regimes de exercícios mais eficazes para distúrbios cognitivos, como a doença de Alzheimer", disse Lee.
Além de Lee, a equipe também incluiu os membros do corpo docente da Beckman, Justin Rhodes, professor de psicologia; e Taher Saif, professor de ciência mecânica e engenharia.
Author: Melinh Lai
Source: Beckman Institute
Contact: Melinh Lai – Beeckman Institute
Original Research: Closed access.
“Astrocyte-mediated Transduction of Muscle Fiber Contractions Synchronizes Hippocampal Neuronal Network Development” by Ki Yun Lee et al. Neuroscience