I muscoli “parlano” al cervello

I ricercatori hanno studiato i meccanismi cellulari alla base del miglioramento della cognizione attraverso l’esercizio. Hanno scoperto che la contrazione delle cellule muscolari innesca segnali chimici che aumentano la crescita e l’attivazione delle cellule nervose. Hanno anche scoperto che le cellule di supporto chiamate astrociti impediscono ai neuroni esposti ai segnali chimici delle cellule muscolari di inviare segnali elettrici eccessivi.

L’esercizio fisico è essenziale per mantenere la salute fisica e mentale. Gli studi dimostrano che ha un effetto positivo sulla salute, anche se viene praticato più tardi nella vita. Alcuni suggeriscono che l’esercizio migliora la cognizione inducendo cambiamenti a lungo termine nell’ippocampo, come l’aumento delle dimensioni e del tasso di neurogenesi. Tuttavia, il modo in cui l’esercizio altera l’ippocampo rimane sconosciuto. Una migliore comprensione di come l’esercizio fisico aumenta le dimensioni e la funzione dell’ippocampo potrebbe aiutare i ricercatori a sviluppare trattamenti per i disturbi cognitivi come la demenza.

Recentemente, i ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti in laboratorio, in colture cellulari, per capire come l’esercizio fisico modula le cellule dell’ippocampo. Hanno scoperto che i segnali chimici delle cellule muscolari in contrazione hanno fatto crescere le cellule dell’ippocampo ed emesso più segnali elettrici. Hanno anche scoperto che le cellule di supporto chiamate astrociti regolano la crescita e l’attività dei neuroni per una funzione cerebrale ottimale. Gli effetti supportano i risultati di altri studi secondo cui l’esercizio, inclusi esercizi di rafforzamento muscolare come l’allenamento di resistenza, può influenzare positivamente la funzione cerebrale.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Neuroscience.

Come i muscoli possono “parlare” al cervello

Per lo studio, i ricercatori hanno isolato piccoli campioni di cellule precursori del muscolo di topo e le hanno trapiantate in capsule di Petri. Una volta maturo, inizia a contrarsi e rilasciare segnali chimici nella coltura cellulare. Il team ha quindi aggiunto le sostanze chimiche contenenti la coltura di cellule muscolari mature a un altro piatto contenente neuroni e astrociti nell’ippocampo. Hanno utilizzato l’immunofluorescenza e l’imaging del calcio per tracciare la crescita cellulare, nonché array multielettrodo per registrare l’attività neuronale.

Alla fine, hanno scoperto che l’esposizione ai segnali chimici delle cellule muscolari ha aumentato la quantità di neuroni e astrociti nell’ippocampo di 1,4 e 4,4 volte. L’aggiunta di colture di cellule muscolari ha anche accelerato la creazione di reti neurali mature nell’ippocampo, cioè cellule che inviano segnali in modo sincrono. I ricercatori hanno quindi cercato di esplorare l’effetto degli astrociti sulla miscelazione. Per fare ciò, hanno osservato gli effetti della rimozione di astrociti da colture cellulari contenenti cellule muscolari e ippocampali mature.

Hanno poi scoperto che i neuroni emettono più segnali elettrici, suggerendo che gli astrociti possono aiutare a regolare e coordinare i modelli di attivazione tra i neuroni. Ulteriori test hanno permesso ai ricercatori di scoprire che le contrazioni muscolari erano necessarie per i cambiamenti osservati nelle colture ippocampali. Quando alle cellule muscolari viene impedito di contrarsi, le cellule dell’ippocampo non mostrano più gli stessi livelli di eccitazione neuronale, sebbene l’eccitazione sincrona non sia influenzata. I ricercatori hanno notato che questo significa che le contrazioni muscolari – o gli esercizi – rilasciano fattori che le cellule stazionarie non fanno. Concludono che le loro scoperte forniscono nuove informazioni su come l’esercizio supporta la funzione dell’ippocampo.

Esercizio e rischio di demenza

Questa ipotesi non è stata ancora testata in ampi studi clinici e ulteriori ricerche dovrebbero concentrarsi anche sui meccanismi molecolari sottostanti.
Nel frattempo, ricerche precedenti mostrano che l’esercizio fisico riduce il rischio di demenza:

Aumentando il flusso sanguigno al cervello
Riducendo l’infiammazione
riducendo lo stress
Migliora il sonno
Aiuta a mantenere un peso corporeo sano.

20-30 minuti di esercizio aerobico regolare vanno bene: 20-30 minuti di esercizio aerobico regolare al giorno, che può essere fatto camminando, camminando a passo svelto, nuotando o usando una bicicletta piatta. Obiettivo per una frequenza cardiaca del 70% della frequenza cardiaca massima. Per stimare la tua frequenza cardiaca massima per età, sottrai la tua età da 220. Questa pratica ha dimostrato di ridurre la demenza del 30-35%.

I risultati devono ancora essere confermati negli esseri umani. Questo è uno studio in vitro su roditori, utilizzando colture cellulari. Sono necessari ulteriori studi per vedere se questi risultati sono applicabili agli esseri umani.

Quali potrebbero essere le applicazioni future?

I risultati di questo studio forniscono un’ulteriore prova dell’importanza dell’esercizio fisico, in qualsiasi momento della vita, per migliorare la plasticità ippocampale e combattere l’atrofia ippocampale, che è un segno distintivo della malattia di Alzheimer. In futuro, studi come questi potrebbero svolgere un ruolo fondamentale nell’aiutarci a migliorare i regimi di esercizio per sostenere la salute cognitiva. Inoltre, questi risultati potrebbero anche contribuire allo sviluppo di nuovi trattamenti per i disturbi cognitivi.