บทความอายุยืน

การออกกำลังกายสร้างเซลล์สมองใหม่ได้อย่างไร: พื้นฐานของ BDNF และการสร้างระบบประสาท

การออกกำลังกายสร้างเซลล์สมองใหม่ได้อย่างไร: พื้นฐานของ BDNF และการสร้างระบบประสาท

แม้ว่ากระบวนการของการแก่ตัวจะเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่การทำงานของสมองของคุณไม่จำเป็นต้องลดลงทุกปีที่ผ่านไป 

นักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่าการสร้างเซลล์ประสาทซึ่งเป็นการสร้างเซลล์ประสาทใหม่จะหยุดลงหลังจากช่วงสองสามปีแรกของชีวิต อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา การวิจัยได้ขยายออกไปเพื่อยืนยันว่าการสร้างเซลล์สมองใหม่ขยายไปสู่วัยผู้ใหญ่ ความจริงที่ว่าเซลล์ประสาทของผู้ใหญ่สามารถงอกใหม่ได้เองนั้น ทำให้เกิดทางเลือกในการรักษาที่น่าตื่นเต้นสำหรับสมองที่ได้รับบาดเจ็บ อักเสบ หรือเป็นโรค 

หากคุณมีข้อกังวลเกี่ยวกับการสูญเสียความทรงจำหรือสุขภาพของสมอง เรียนรู้เพิ่มเติมในบทความนี้เกี่ยวกับวิธีที่การออกกำลังกายสามารถสร้างเซลล์สมองใหม่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของการรับรู้ และการออกกำลังกายประเภทใดดีที่สุดสำหรับการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ 

การสร้างระบบประสาทคืออะไร?

ความเชื่อที่ยึดถือกันก่อนหน้านี้ว่าผู้ใหญ่ไม่สามารถสร้างเซลล์สมองใหม่ได้ โดยมีต้นกำเนิดมาจากความรู้ที่ว่าเซลล์ประสาทที่โตเต็มวัยไม่สามารถแบ่งเซลล์ได้ ซึ่งหมายความว่าเซลล์ในระบบประสาทจะไม่งอกใหม่เหมือนกับเซลล์อื่นๆ ในร่างกาย 

อย่างไรก็ตาม นักวิจัยพบว่าการสร้างระบบประสาทในวัยผู้ใหญ่นั้นเกิดขึ้น ไม่ใช่โดยการแบ่งเซลล์ของเซลล์ประสาทที่โตเต็มที่ แต่เกิดขึ้นจากการสร้างความแตกต่างและการต่ออายุของเซลล์ต้นกำเนิดจากประสาทด้วยตนเอง 

ซึ่งแตกต่างจากเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ซึ่งสามารถแยกความแตกต่างเป็นเซลล์ได้เกือบทุกประเภทในร่างกาย เซลล์ต้นกำเนิดจากประสาทมีความเชี่ยวชาญในบางพื้นที่ของสมองจนกลายเป็นเซลล์ประสาทหรือเซลล์ glial ซึ่งรวมถึงไมโครเกลีย แอสโตรไซต์ และโอลิโกเดนโดรไซต์ ชื่อของมันมาจากคำภาษากรีกโบราณที่แปลว่า "กาว" เซลล์ glial ก่อตัวเป็นไมอีลินที่สนับสนุนและปกป้องเซลล์ประสาท 

สมองมีสองพื้นที่หลักหรือที่เรียกว่า "โพรงประสาท" ซึ่งเกิดการสร้างระบบประสาท: โซน subventricular ของ lateral ventricles และโซน subgranular ของ hippocampal dentate gyrus ฮิปโปแคมปัสมีบทบาทสำคัญในการเรียนรู้และการรวมความทรงจำระยะสั้นและระยะยาว 

การสร้างเซลล์ประสาทใหม่นี้เป็นส่วนย่อยของความยืดหยุ่นของสมองที่มีลักษณะเฉพาะคือความสามารถของสมองผู้ใหญ่ในการปรับตัวและเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและเชื่อมต่อซินแนปติกใหม่ 

สมองที่มีความเป็นพลาสติกในระดับสูงจะสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ดีขึ้นหลังจากได้รับบาดเจ็บ ซึ่งนำไปสู่ความเสี่ยงที่ลดลงของโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาทและกระบวนการชราที่ช้าลง 

ความเป็นพลาสติกของระบบประสาทนี้ช่วยให้สมองได้รับทักษะใหม่ๆ ปรับปรุงการควบคุมอารมณ์และการรวมความทรงจำ และเพิ่มความสามารถด้านความรู้ความเข้าใจอย่างต่อเนื่อง โปรตีนชนิดหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญในการส่งเสริมความยืดหยุ่นของสมองและการสร้างระบบประสาทคือ bdnf 

การออกกำลังกายสร้างเซลล์สมองใหม่ได้อย่างไร: พื้นฐานของ BDNF และการสร้างระบบประสาท

Bdnf คืออะไร?

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) จัดอยู่ในประเภท neurotrophin ซึ่งเป็นกลุ่มโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นปัจจัยการเจริญเติบโตของเซลล์ประสาทโดยส่งเสริมการอยู่รอด การเจริญเติบโต และการพัฒนา 

BDNF แสดงออกทั้งในช่องของระบบประสาทและเกี่ยวข้องกับการสร้างความแตกต่างและการสุกเต็มที่ของเซลล์ต้นกำเนิดจากประสาทไปเป็นเซลล์ประสาทหรือเซลล์ glial โดยพื้นฐานแล้ว BDNF จำเป็นสำหรับการสร้างระบบประสาทที่จะเกิดขึ้น 

ระดับ bdnf ที่สูงขึ้นเชื่อมโยงกับการรับรู้ที่ดีขึ้นและสุขภาพสมองของทั้งสัตว์และมนุษย์ ในขณะที่ระดับ bdnf ในระดับต่ำจะพบได้ในบุคคลที่เป็นโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท 

Bdnf น่าจะเป็นสื่อกลางระหว่างการออกกำลังกายและการทำงานของการรับรู้ที่ดีขึ้น การวิเคราะห์เมตาที่ตีพิมพ์ใน วารสารวิจัยจิตเวช ในเดือนมกราคม 2558 วิเคราะห์ผลลัพธ์จากการศึกษา 29 ชิ้นที่ศึกษาระดับ BDNF ในมนุษย์หลังการออกกำลังกาย พวกเขาพบว่าทั้งการออกกำลังกายแบบเฉียบพลัน (ครั้งเดียว) และการออกกำลังกายเป็นประจำทำให้ระดับ BDNF เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในการศึกษานี้ มีความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นสำหรับผู้ออกกำลังกายแบบเรื้อรังและความสัมพันธ์ที่ลดลงสำหรับผู้ออกกำลังกายหญิง 

นักวิจัยระบุว่าการออกกำลังกายแต่ละครั้งจะสร้าง "ปริมาณ" ของ bdnf ซึ่งสามารถขยายได้เมื่อเวลาผ่านไปโดยการสร้างกิจวัตรกิจกรรมที่เป็นนิสัย 

ใน ศึกษา ตีพิมพ์ใน กันยายน 2013 ผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดีและผู้ใหญ่ที่มีภาวะการเสื่อมของระบบประสาทพบระดับ bdnf ในพลาสมาเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากนั้น แค่หนึ่ง เซสชั่นการออกกำลังกายแบบแอโรบิก 

ใน การศึกษาสัตว์การออกกำลังกายเพียงสัปดาห์เดียวก็ทำให้คะแนนการเรียนรู้ ความจำ และการรับรู้ดีขึ้น 

การออกกำลังกายและการสร้างระบบประสาท: การวิจัยล่าสุด 

การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าการออกกำลังกายเชื่อมโยงกับการปรับปรุงการรับรู้ ในหนู การออกกำลังกายจะเพิ่มความยืดหยุ่นของสมอง การแสดงออกของ bdnf และการสร้างระบบประสาท ดังที่กล่าวไว้ในการทบทวนในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2560 ซึ่งตีพิมพ์ใน ความเป็นพลาสติกของระบบประสาท.

ในมนุษย์ ยังขาดการศึกษาเกี่ยวกับการสร้างระบบประสาทเนื่องจากเป็นการยากที่จะวัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ณ ขณะนี้ วิธีเดียวที่จะวัดการสร้างระบบประสาทได้โดยตรงคือการใช้เนื้อเยื่อหลังการชันสูตร อย่างไรก็ตาม การวิจัยในมนุษย์พิจารณาที่ปริมาตรฮิปโปแคมปัสและการแสดงออกของ bdnf ซึ่งอาจถือเป็นผู้รับมอบฉันทะสำหรับการสร้างระบบประสาท 

ปริมาณ hippocampal มีแนวโน้มลดลง 1-2% ต่อปีในผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดี การสูญเสียปริมาตรทุกครั้งสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของภาวะการรับรู้ลดลง 

ในการทดลองแบบสุ่มที่มีกลุ่มควบคุมซึ่งตีพิมพ์ใน พนส ในเดือนกุมภาพันธ์ 2554 ผู้สูงอายุที่อยู่ในโปรแกรมการเดินแบบแอโรบิกเป็นเวลาหนึ่งปีพบว่าปริมาตรฮิปโปแคมปัสเพิ่มขึ้น 2% การออกกำลังกายแบบแอโรบิกไม่เพียงแต่ขัดขวางการลดลงของปริมาตรฮิปโปแคมปัสตามอายุโดยทั่วไปเท่านั้น แต่ยังช่วยฟื้นฟูได้อย่างมีประสิทธิภาพภายในหนึ่งถึงสองปี 

นักวิจัยยังพบว่าผู้ที่มีปริมาตรฮิปโปแคมปัสเพิ่มขึ้นจะมีระดับ bdnf ในซีรั่มมากกว่า โปรดทราบว่าการออกกำลังกายแบบแอโรบิกจะเพิ่มปริมาตรฮิปโปแคมปัสด้านหน้าเท่านั้น ไม่ใช่บริเวณด้านหลัง โดยบริเวณด้านหน้าเป็นพื้นที่ที่รับผิดชอบในการจดจำและการนำทางในอวกาศ 

เครื่องหมายที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งของการสร้างระบบประสาทคือปริมาตรเลือดในสมอง (cbv) ซึ่งวัดจากการสแกน mri 

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน พนส ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2550 ผู้ใหญ่ได้เข้าโปรแกรมการออกกำลังกายแบบแอโรบิกเป็นเวลา 3 เดือน หลังจากดูการสแกน MRI แล้ว นักวิจัยพบว่าการออกกำลังกายแบบแอโรบิกเพิ่ม CBV โดยคัดเลือกใน hippocampal dentate gyrus ซึ่งเป็นหนึ่งในโพรงประสาท 

อย่างไรก็ตาม ตัวชี้วัดทางชีวภาพเหล่านี้ไม่แม่นยำเท่ากับการวัดการสร้างระบบประสาทโดยตรง แม้ว่าผลลัพธ์เหล่านี้จะน่าสนับสนุน แต่ก็ยังต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมกับมนุษย์เพื่อพิจารณาถึงประโยชน์เฉพาะของการออกกำลังกายต่อการสร้างระบบประสาท

ประเภทของการออกกำลังกายมีความสำคัญหรือไม่? 

การศึกษาพบว่าการออกกำลังกายแบบแอโรบิกมีประโยชน์ต่อการสร้างระบบประสาทมากกว่าการออกกำลังกายแบบฝึกความต้านทานหรือฝึกความแข็งแกร่ง 

ในการศึกษาในสัตว์ทดลองที่ตีพิมพ์ใน วารสารสรีรวิทยา ในเดือนเมษายน ปี 2016 หนูที่ออกกำลังกายแบบแอโรบิกมีประสบการณ์ในการสร้างระบบประสาทฮิปโปแคมปัสมากกว่าหนูที่ออกกำลังกายแบบเป็นช่วงความเข้มสูง (HIIT) หรือการฝึกแบบมีแรงต้านอย่างมีนัยสำคัญ 

แม้จะเปรียบเทียบกับการควบคุมแบบนั่งนิ่งแล้ว การฝึกแบบใช้แรงต้านไม่ได้ให้ประโยชน์ต่อระบบประสาทใดๆ ในขณะที่การฝึกแบบ hiit ก็ให้ผลเพิ่มขึ้นเล็กน้อยแต่ไม่มีนัยสำคัญ ประโยชน์สูงสุดพบได้ในหนูที่วิ่งอย่างต่อเนื่องและสมัครใจเป็นประจำทุกวัน

การศึกษาสัตว์อีกประการหนึ่ง พบผลลัพธ์ที่คล้ายกัน ในการวิจัยนี้ หนูในกลุ่มวิ่งอาสาสมัครมีประสบการณ์การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของการสร้างระบบประสาทและกิจกรรมซินแนปติกในรอยนูนของฟัน และปรับปรุงคะแนนในการทดสอบการเรียนรู้เชิงพื้นที่และความจำ 

การออกกำลังกายแบบแอโรบิก โดยเฉพาะการวิ่ง จะช่วยเพิ่มการสร้างระบบประสาทโดยการเพิ่มจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาท ซึ่งจะเพิ่มจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดที่สามารถแยกความแตกต่างออกไปเป็นเซลล์ประสาทได้ การออกกำลังกายแบบคาร์ดิโอนี้ยังช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตของเซลล์ต้นกำเนิดจากประสาทให้เป็นเซลล์สมองที่ทำงานได้ สุดท้ายนี้ การออกกำลังกายแบบแอโรบิกจะเพิ่มระดับ bdnf ซึ่งทำหน้าที่เป็นปัจจัยการเติบโตของเซลล์ประสาทในการพัฒนาและอยู่รอด 

คีย์ Takeaway

  • แม้ว่าก่อนหน้านี้เคยคิดว่าการสร้างเซลล์ประสาทซึ่งเป็นการสร้างเซลล์ประสาทใหม่จะหยุดลงในวัยเด็ก แต่การวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้พบว่าผู้ใหญ่ก็มีความสามารถนี้เช่นกัน ซึ่งสามารถชะลอกระบวนการชราและลดความเสี่ยงของโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาทได้
  • การออกกำลังกายแบบแอโรบิกจะเพิ่มระดับ BDNF ซึ่งเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างระบบประสาทที่ส่งเสริมการอยู่รอด การเจริญเติบโต และการพัฒนาของเซลล์ประสาท 
  • แม้ว่าจะไม่สามารถศึกษาการสร้างระบบประสาทในมนุษย์ได้โดยตรง แต่การวิจัยที่ตรวจสอบผลกระทบของการออกกำลังกายต่อผู้รับมอบฉันทะสองตัวสำหรับการสร้างระบบประสาท ได้แก่ ปริมาตรของฮิปโปแคมปัส และปริมาตรของเลือดในสมอง ก็แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่น่ายินดี 
  • บรรทัดล่าง: การออกกำลังกายแบบแอโรบิกจะเพิ่ม bdnf และมีแนวโน้มที่จะสร้างเซลล์สมองใหม่ภายในเซสชั่นกิจกรรมเพียงครั้งเดียว โดยจะได้รับประโยชน์ที่สำคัญมากกว่าที่เห็นได้จากการออกกำลังกายแบบแอโรบิกเป็นประจำ

อ้างอิง: 

Bond AM, Ming GL, Song H. เซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาทของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสำหรับผู้ใหญ่และการสร้างระบบประสาท: ห้าทศวรรษต่อมา เซลล์ต้นกำเนิด. 2015;17(4):385-395. ดอย:10.1016/j.stem.2015.09.003

Coelho FG, Vital TM, Stein AM และคณะ การออกกำลังกายแบบแอโรบิกเฉียบพลันจะช่วยเพิ่มระดับปัจจัยทางระบบประสาทจากสมองในผู้สูงอายุ เจ อัลซ์ ดิส 2014;39(2):401-408. ดอย:10.3233/JAD-131073

Erickson KI, Voss MW, Prakash RS และคณะ การฝึกออกกำลังกายจะเพิ่มขนาดของฮิปโปแคมปัสและปรับปรุงความจำ Proc Natl Acad Sci สหรัฐอเมริกา- 2011;108(7):3017-3022. ดอย:10.1073/pnas.1015950108

La rosa c, parolisi r, bonfanti l. ความเป็นพลาสติกของโครงสร้างสมอง: จากการสร้างระบบประสาทในผู้ใหญ่ไปจนถึงเซลล์ประสาทที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ ประสาทด้านหน้า 2020;14:75. published 2020 feb 4. ดอย:10.3389/fnins.2020.00075

Nokia MS, Lensu S, Ahtiainen JP และคณะ การออกกำลังกายจะเพิ่มการสร้างเซลล์ประสาทฮิปโปแคมปัสในผู้ใหญ่ในหนูตัวผู้โดยต้องออกกำลังกายแบบแอโรบิกและยั่งยืน เจ ฟิสิออล. 2016;594(7):1855-1873. ดอย:10.1113/JP271552

เปเรย์รา เอซี, ฮัดเดิลสตัน เดอี, บริคแมน เอเอ็ม และคณะ ความสัมพันธ์ ในร่างกาย ของการสร้างระบบประสาทที่เกิดจากการออกกำลังกายใน dentate gyrus ที่เป็นผู้ใหญ่ Proc Natl Acad Sci สหรัฐอเมริกา- 2007;104(13):5638-5643. ดอย:10.1073/pnas.0611721104

Phillips c. ตัวปรับไลฟ์สไตล์ของความยืดหยุ่นของระบบประสาท: การออกกำลังกาย การมีส่วนร่วมทางจิต และการรับประทานอาหารส่งเสริมสุขภาพทางปัญญาในช่วงสูงวัยได้อย่างไร พลาสเตอร์ประสาท 2017;2017:3589271. ดอย:10.1155/2017/3589271

ซูฮานี เคแอล, บูกัตติ เอ็ม, ออตโต mw การทบทวนการวิเคราะห์เมตาเกี่ยวกับผลของการออกกำลังกายต่อปัจจัยทางประสาทที่เกิดจากสมอง เจ จิตเวช เรส- 2015;60:56-64. ดอย:10.1016/j.jpsychires.2014.10.003

รถตู้ Praag H, Christie BR, Sejnowski TJ, Gage FH. การวิ่งช่วยเพิ่มการสร้างระบบประสาท การเรียนรู้ และศักยภาพในระยะยาวในหนู Proc Natl Acad Sci สหรัฐอเมริกา- 1999;96(23):13427-13431. ดอย:10.1073/pnas.96.23.13427

Vaynman S, Ying Z, Gomez-Pinilla F. Hippocampal BDNF เป็นสื่อกลางประสิทธิภาพของการออกกำลังกายต่อความเป็นพลาสติกและความรู้ความเข้าใจของซินแนปติก ยูโร เจ นิวโรไซ- 2004;20(10):2580-2590. ดอย:10.1111/j.1460-9568.2004.03720.x



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า