Vingrojumu izraisīto priekšrocību īslaicīga izturība peļu mātītēm no hipokampa atkarīgā atmiņa un sinaptiskā plastiskums 3. daļa

3.4. Hipokampa BDNF nav paaugstināts pēc OLM izguves

BDNF signalizācija ir būtisks mehānisms, kas ir pamatā uzlabotai hipokampu sinaptiskajai plastiskitātei un mācībām vingrinājumu laikā (Cotman et al., 2007; Intlekofer et al., 2013; S. Vaynmanet al., 2004; SS Vaynman et al., 2006). Tādējādi mēs pārbaudām Bdnf mRNS hipokampu ekspresiju izguves laikā, 1 stundu pēc uzvedības pārbaudes. Mēs nolēmām novērtēt BDNF līmeni šajā laika posmā divu galveno iemeslu dēļ.

Hipokamps ir svarīga nervu struktūra smadzenēs, kam ir izšķiroša nozīme atmiņas un mācību procesā. Hipokampu sinaptiskā plastiskums attiecas uz fenomenu, ka savienojumi starp neironiem var mainīties atkarībā no aktivitātes starp neironiem. Šī plastiskums ir izšķirošs faktors smadzeņu atmiņā un mācīšanās procesos.

Pēdējos gados arvien vairāk pētījumu ir pierādījuši ciešo saistību starp hipokampu sinaptisko plastiskumu un atmiņu. Konkrēti, kad tiek apgūtas jaunas zināšanas, mainās savienojumi starp neironiem, veidojot jaunus sinaptiskus savienojumus. Šie jaunie savienojumi izraisa izmaiņas neironu tīklos, kas uzlabo atmiņas spējas. Tāpēc hipokampu sinaptiskā plastiskums ir nepieciešamās ilgtermiņa atmiņu uzglabāšanas pamatā.

Turklāt pētījumi ir parādījuši, ka pastāv saistība starp hipokampu sinaptisko plastiskumu un neirodeģeneratīvām slimībām, piemēram, Alcheimera slimību un Parkinsona slimību. Šīs slimības izraisa savienojumu zudumu starp neironiem, ietekmējot atmiņu un mācīšanās spējas. Tāpēc hipokampu sinaptiskās plastiskuma izpratnei ir svarīga ietekme uz šo neirodeģeneratīvo stāvokļu novēršanu un ārstēšanu.

Rezumējot, hipokampu sinaptiskā plastiskums ir svarīga nervu parādība, kas ir cieši saistīta ar atmiņu. To izpratne ir ļoti svarīga, lai veicinātu atmiņas un mācīšanās spēju attīstību, kā arī novērstu un ārstētu neirodeģeneratīvās slimības. Mums vajadzētu pievērst lielāku uzmanību un pētīt hipokampu sinaptisko plastiskumu, lai veicinātu smadzeņu zinātnes attīstību un neiroloģisko slimību ārstēšanu. Var redzēt, ka mums jāuzlabo atmiņa. Cistanche deserticola var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche deserticola ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls ar daudziem unikāliem efektiem, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Maltās gaļas iedarbīgumu nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp skābe, polisaharīdi, flavonoīdi utt. Šīs sastāvdaļas var dažādos veidos veicināt smadzeņu veselību.

Noklikšķiniet uz zināt bagātinātājiem, lai uzlabotu atmiņu

Pirmkārt, šis periods pēc izguves ietver vairāku tūlītēju agrīnu gēnu (IEG) regulēšanu muguras hipokampā (Keiser et al., 2017). Otrkārt, ņemot vērā jauno objektu izvietojumu pārbaudes sesijas laikā, var rasties arī jauna mācīšanās. Tādējādi 1 stunda pēcapmācības ir daļa no konsolidācijas loga, kas ietver šūnu konsolidāciju un atmiņas pēdas stabilizāciju (McGaugh, 2000), kuras laikā konsolidācijai būtiskie IEG ir ļoti pārregulēti (piemēram, Lonergan et al., 2010; Radulovic et al. , 1998).

Treškārt, jauno objektu atrašanās vietu var iekļaut iepriekšējā atmiņas izsekojumā, veicot konsolidāciju, nevis jaunu mācīšanos (Kwapis et al., 2020). BDNF ir nepieciešams atkārtotai konsolidācijai (Radiske et al., 2015), un BDNF proteīna līmenis ir ievērojami paaugstināts 3–4 stundu laikā pēc izguves (Radiske et al., 2015, Radiske et al., 2017). Tādējādi Bdnf mRNS regulēšana var notikt agrākā laika posmā. Kopumā mēs uzskatījām, ka 1 stunda pēc izguves vislabāk uztvers izmaiņas BDNF izteiksmē.

Pelēm Bdnf gēns sastāv no 3′ kopējā kodējošā eksona (eksons IX) un astoņiem 5′ nekodējošiem eksoniem (eksons I-VIII) (Aid et al., 2007). Katrs 5′ netulkots nekodējošais eksons ir savienots ar 3′ kopējo eksonu, lai ģenerētu vairākus Bdnf transkriptus (Aid et al., 2007), padarot IX eksonu par marķieri kopējiem Bdnf transkriptiem. Vingrinājums arī selektīvi pārregulē kuģu pokampālā Bdnf eksonu I, IV un VI (Baj et al., 2012; Intlekofer et al., 2013; Sleiman etal., 2016); tāpēc mēs novērtējām šo Bdnf eksonu hipokampu ekspresiju.

Dažādi vingrojumu režīmi atšķirīgi neietekmē Bdnf eksona XI hipokampu ekspresiju (4D att.; vienvirziena ANOVA, F (3,25)=0.18, p=0.90), eksona I (. 4.A att.; vienvirziena ANOVA, F(3,26)=0.90, p=0.45), eksons IV (4.B. att.; vienvirziena ANOVA, F (3,26) )=0.03, p=0.99), oreksons VI (4. C att.; vienvirziena ANOVA, F (3,26)=0.57, p {{30} }.63).

4. Diskusija

Šajā pētījumā tika pētīta vingrinājumu ietekme uz no hipokampa atkarīgo mācīšanos un sinaptisko plastiskumu peļu mātītēm. Mēs noskaidrojām, ka brīvprātīgs 14 vingrinājumu periods atspējo mācīšanos un ilgtermiņa atmiņas veidošanos zemsliekšņa apguves apstākļos no hipokampa atkarīgā OLM uzdevumā. Pēc sākotnējās slodzes 7 d mazkustīguma kavēšanās izraisīja veiktspējas samazināšanos, kas atkal tika atvieglota, kad dzīvnieki saņēma 2 d reaktivācijas vingrinājumu pēc mazkustīgas kavēšanās.

Peļu mātītēm estrus fāzē bija paaugstināta skriešanas aktivitāte, salīdzinot ar diestrus fāzi, un estrus fāzes ietekme uz OLM veiktspēju netika novērota. Sinaptiskā līmenī vingrinājumi veicināja LTP hipokampa CA1 reģionā, kas saglabājās visu mazkustīgu aizkavēšanos un pēc atkārtotas aktivizēšanas.

Bdnf hipokampu ekspresijas novērtējums pēc uzvedības pārbaudes neatklāj atšķirības starp grupām. Kopā mūsu pētījums atklāj pierādījumus tam, ka brīvprātīga vingrošana var iesaistīt un saglabāt vingrinājumu izraisītas mācīšanās un neiroplastiskuma priekšrocības sievietēm.

Mūsu dati sniedz pierādījumus peļu mātīšu mācībām ar vingrinājumiem, un konstatējumi atbilst iepriekšējiem ziņojumiem, kas liecina par vingrojumu spēju īslaicīgi uzlabot sieviešu dzimuma dzīvnieku veiktspēju no hipokampa atkarīgā gadījumā (Kim et al., 2010; Marosi et al., 2012; Siette et al., 2013) un ilgtermiņa atmiņas uzdevumi (Aguiar et al., 2011; Harburger et al., 2007; Kim et al., 2010; Marlatt et al., 2012; Marosi et al., 2012 Van Prāgs, Christie u.c., 1999). Lielākajā daļā pētījumu, kas pēta vingrojumu ietekmi uz hipokampu atkarīgo mācīšanos grauzēju mātītēm, ziņots par ilgāku vingrojumu ilgumu, kas var būt no 6 nedēļām līdz 8 mēnešiem (sk. Barha et al., 2017; Uysal et al., 2014).

Tāpēc mūsu dati liecina, ka ar mazāku vingrojumu ilgumu, piemēram, 2 nedēļām (14 d), pietiek, lai sievietēm radītu ilgstošus ieguvumus mācīšanās un atmiņas jomā. Tas atbilst mūsu iepriekšējam pētījumam ar peļu tēviņiem (Butler et al., 2019), kurā arī ziņots, ka 2 nedēļas brīvprātīgas vingrošanas ir slieksnis vingrošanas atvieglotai mācībām, turpretim 1 nedēļa vai 2 dienas vingrinājumi vien nespēj veicināt izziņas uzlabošanos. Mūsu pētījumā netika pētīta ne 1 nedēļas, ne 2 dienu vingrinājumu ietekme uz sieviešu izziņu, tāpēc joprojām pastāv iespēja, ka vēl mazāks vingrinājumu ilgums var radīt kognitīvus ieguvumus sievietēm. Papildus priekšrocībām, ko radīja sākotnējā 14 dienu brīvprātīgā vingrošana, atmiņas veiktspējas uzlabošanās netika novērota dzīvniekiem, kuriem pēc treniņa tika veikta 7 dienu mazkustības kavēšanās.

Tomēr a2D vingrojumu atkārtota aktivizēšana pēc mazkustīgas kavēšanās veicināja mācīšanos, kas liecina, ka vingrinājumu izraisītie kognitīvie ieguvumi var tikt saglabāti un saglabāti visā mazkustīgās aizkavēšanās periodā, un tos var atkārtoti aktivizēt, atkārtoti pakļaujot dzīvniekus īsākam vingrinājumu ilgumam. Tas ir līdzīgs secinājumiem no Batlers et al., 2019. gads, izmantojot peļu tēviņus, kas demonstrē, ka 2D atkārtoti aktivizējoša vingrošana var no jauna atvieglot mācīšanos pēc 7D mazkustīguma kavēšanās. Turpmākajos pētījumos būs jāizpēta, vai 2 dienu vingrošana vienatnē bez sākotnējās slodzes var sniegt labumu izziņai.

Turklāt Batlers et al., 2019. gads, arī parāda, ka pēc 14 dienu mazkustīguma kavēšanās netiek novērota vingrojumu radīto ieguvumu atkārtota piesaiste, izvirzot hipotēzi, ka vingrinājumi ierosina "temporālās atmiņas logu", kura laikā nākamā zemsliekšņa vingrošanas sesija var gūt labumu no izveidotās neironu adaptācijas. sākotnējais uzdevums, lai atvieglotu mācīšanos. Savā pētījumā mēs sīkāk nepētījām, vai 2 dienu aktivizēšanas vingrinājumi joprojām var veicināt vingrošanas priekšrocības pēc 14 dienu mazkustīguma kavēšanās pēc treniņa sievietēm.

Tāpēc turpmākajos pētījumos var izmantot ilgāku mazkustīgu periodu, lai pārbaudītu šī "laika atmiņas loga" apjomu sievietēm. Kopā mūsu atklājumi liecina, ka 14 d brīvprātīga vingrošana var atvieglot ilgtermiņa atmiņas veidošanos no hipokampa atkarīgā OLM uzdevuma apakšsliekšņa apguves apstākļos, un šie ieguvumi tiek saglabāti visu 7 dienu mazkustīgu aizkavēšanos, un tos var atkārtoti iesaistīt, veicot 2 dienu atkārtotu aktivizēšanu.

Mūsu dati arī norāda uz līdzīgu skriešanas aktivitāti estrus cikla fāzēs ar ievērojamu kopējā skriešanas attāluma pieaugumu estrus laikā salīdzinājumā ar diestrus. Grauzēju mātītēm estrus cikls sastāv no folikulu fāzes (ko sauc par metestrus un diestrus), kuras laikā estradiola līmenis pakāpeniski palielinās. Maksimālais estradiola līmenis rodas, kad dzīvnieki atrodas pirmsovulācijas fāzē (saukta par proestrusu), un tam seko progesterona palielināšanās, kad dzīvnieki nonāk estrus fāzē, kuras laikā dzīvnieki ir uzņēmīgi uzvedībā (Becker et al., 2017; Becker & Koob, 2016; Nilsson et al. al., 2015).

Šīs hormonālās svārstības rada ikdienas fiziskās aktivitātes mainīgumu. Iepriekšējie ziņojumi liecina par vingrojumu iesaistīšanās mainīgumu visā estrus cikla laikā, un vislielākā skriešanas aktivitāte notiek proestrus fāzē, kad estrogēna līmenis sasniedz maksimumu (Aguiar et al., 2018; Anantharaman-Barr & Decombaz, 1989; Manzanares et al., 2018). žurkām ar olnīcu izņemšanu, ikdienas riteņu braukšana ir ievērojami samazināta un tiek atjaunota ar estrogēnu aizvietošanu, kas liecina par estrogēna lomu mātīšu fiziskās aktivitātes modulēšanā (Berchtold et al., 2001). Tādējādi mūsu konstatējumi, kas liecina par paaugstinātu riteņu gaitu estrus laikā, neatbilst šiem ziņojumiem, ņemot vērā, ka estradiola līmenis estrusfāzes laikā ir zems (Nilsson et al., 2015). Tomēr mūsu dati saskan ar citiem pētījumiem, kuros novērota pastiprināta riteņu kustība estrus fāzē (Dixon et al., 2003; Eckel et al., 2000). Iepriekšējais Steiner et al. pētījums (1981) norāda uz maksimālo riteņu skaitu. skriešana notika nakts laikā starp proestrus un estrus, kas liecina par konkrētu laika punktu, kurā dzīvnieki uzrādīja pastiprinātu aktivitāti, nevis atsevišķu estrus fāzes efektu.

Tāpēc nekonsekventi rezultāti var būt saistīti ar mainīgajiem laika punktiem, kuros starp pētījumiem tiek pārbaudīts estrus. Šajā pētījumā estrus novērtējums tika veikts, kad dzīvnieki atradās gaismas fāzē (10:00 ± 1 h). Ņemot vērā, ka peles ir aktīvākas naktī un pāreja starp estrus stadijām var notikt ātri, mūsu citoloģijas dati var neuztvert šo pāreju tumšajā fāzē un tādējādi pilnībā neatspoguļo skriešanas aktivitāti 24 stundu laikā. Tādējādi turpmākajos pētījumos var novērtēt dzīvnieku estrus stadiju tuvāk tumšajai fāzei vai tās laikā, kad dzīvnieku aktivitātes sasniedz kulmināciju, vislabāk atspoguļojot ikdienas vingrojumu sniegumu.

Estradiola līmeņa svārstības modulē sieviešu hipokampu fizioloģiju. Visā estrus cikla laikā CA1 piramidālo neironu dendrīta morfoloģija un mugurkaula blīvums atšķiras, un mugurkaula blīvums ir visaugstākais proestrus laikā (González-Burgos et al., 2005; Gould et al., Gould et al. 1990; Kato et al., 2013; Prange-Kiel et al., 2008; Woolley et al., 1990; Woolley & McEwen, 1992). Hipokampu sinaptiskā blīvuma izmaiņas ir atkarīgas no hipokampu estradiola sintēzes (Prange-Kiel et al., 2009), kas pozitīvi korelē ar estradiola līmeni plazmā visā estrus cikla laikā (Kato et al., 2013). Proestrus ir saistīts arī ar pastiprinātu LTP CA1 neironos, reaģējot uz Schaffer nodrošinājuma ievadi (Biet al., 2001; Good et al., 1999; Warren et al., 1995), ko var izraisīt izmaiņas nejutīgumā pret glutamātu un GABA (Hamson). et al., 2016).

Kopumā šie dati sniedz endogēnā estradiola lomu hipokampu tīkla aktivitātes modulēšanā (Hamson et al., 2016), kas varētu izskaidrot dažādus uzvedības rādītājus visā estrus cikla laikā, kad svārstās estrogēna līmenis (Triviño-Paredes et al., 2016; Walf et al. , 2006; Warren & Juraska, 1997). Mūsu pētījumā, korelējot estrus stadijas iegūšanas vai testa dienā ar OLM veiktspēju ārstēšanas grupās, mēs neredzējām būtisku estrusona OLM veiktspējas ietekmi. Tā kā mūsu izlases lielums ir mazs un peļu skaits noteiktā estrus fāzē bija nejaušs, turpmākie pētījumi var uzlabot statistisko jaudu, palielinot izlases lielumu, lai iegūšanas un pārbaudes laikā katrā estrus fāzē būtu vairāki dzīvnieki.

Mācīšanās ietver dinamiskus neironu notikumus, lai veicinātu neironu saziņu sinapsē, izmantojot procesu, ko sauc par ilgtermiņa potenciāciju (LTP). Tāpēc LTP indukcija un uzturēšana hipokampā ir ļoti svarīga mācīšanās un atmiņas konsolidācijai (Elgersma & Silva, 1999; MA Lynch, 2004; Pastalkova et al., 2006). Iepriekšējie pētījumi liecina, ka pastiprināta hipokampu LTP ir saistīta ar uzlabotu kognitīvo funkciju (piemēram, Keizer et al., 2021; Kwapis et al., 2018; Tang et al., 1999). Saskaņā ar šiem pētījumiem mūsu atklājumi liecina, ka 14 dienas pēc brīvprātīgas fiziskās slodzes uzlaboja LTP hipokampa CA1 apakšlaukā salīdzinājumā ar mazkustīgu kontroli, kas atbilst mūsu uzvedības konstatējumiem par pastiprinātu ilgtermiņa atmiņas veidošanos zemsliekšņa iegūšanas apstākļos ar vingrinājumiem.

Pētījumu skaits, kas pēta vingrinājumu izraisītu sinaptisko plastiskumu CA1 reģionā, ir neliels, īpaši sievietēm, un bieži vien sniedz pretrunīgus rezultātus. Grauzēju tēviņiem vingrinājumi maina traucētu LTP CA1, ko izraisa stress (Dahlin et al., 2019), miega trūkums (Zagaar et al., 2012, Zagaar et al., 2013) un Alcheimera slimības peļu modeļos (Dao et al. ., 2013, Dao et al., 2015). Sievietēm vingrinājumi arī mazina LTP traucējumus žurkām, kurām trūkst miega (Saadati et al., 2014, 2015). Tomēr šajos pētījumos vingrinājumi veselīgām kontrolēm vēl vairāk neuzlabo CA1 LTP salīdzinājumā ar mazkustīgu kontroli, kas liecina, ka vingrinājumi tikai atvieglo LTP CA1 reģionā novirzītos apstākļos. Pretēji šiem ziņojumiem un saskaņā ar mūsu atklājumiem jaunākie pētījumi ar grauzēju tēviņiem liecina par CA1 LTP palielināšanos veseliem dzīvniekiem pēc fiziskām aktivitātēm, salīdzinot ar mazkustīgu kontroli (D'Arcangelo et al., 2017; Ivy et al., 2020; Tsai et al., 2018). ). Ņemot vērā neatbilstību starp šiem pētījumiem, vingrinājumu paradigmu veida, garuma un intensitātes atšķirības var veicināt atšķirīgus rezultātus.

Piemēram, daudzos no šiem pētījumiem tiek izmantota piespiedu vingrošana (Dao et al., 2013, 2015; D'Arcangelo et al., 2017; Saadati et al., 2015; Tsai et al., 2018; Zagaar et al., 2012, Zagaar et al., 2013) ar dažādiem protokoliem, savukārt tikai dažos pētījumos izmantota brīvprātīga skriešana ar riteņiem (Ivy et al., 2020; Saadati et al., 2014) ar atšķirīgu vingrinājumu ilgumu. Ar nosacījumu, ka brīvprātīga un piespiedu vingrošana nav līdzvērtīga. metodikas un tādējādi var atšķirīgi modulēt hipokampu neiroģenēzi, neirotrofiskos faktorus, sinaptiskās plastiskuma marķierus un uzvedību (Barha et al., 2017; Leasure & Jones, 2008), kļūst nepieciešams, lai turpmākie vingrinājumu pētījumi būtu viendabīgāki vingrojumu protokolos, ko izmanto, lai ļautu lai iegūtu salīdzināmus rezultātus.

Neatkarīgi no šī punkta atšķirības eksperimentālo dzīvnieku vecumā un celmā var arī norādīt uz atšķirīgu vingrinājumu daudzumu, kas nepieciešams, lai izmantotu noteiktus vingrinājumu ieguvumus, vēl vairāk veicinot vingrinājumu izraisīto ieguvumu dinamisko regulēšanu. Kopumā mūsu pētījums ir pirmais, kas parāda, ka 2 nedēļas brīvprātīga vingrošana patiešām var atvieglot LTP hipokampusa CA1 reģionā peļu mātītēm.

Papildus vingrojumu spējai uzlabot sinaptisko plastiskumu hipokampa CA1 apakšlaukā, mēs demonstrējam arī LTP uzlabošanās noturību pēc vingrošanas pārtraukšanas, tādējādi radot pirmos pierādījumus par slodzes izraisīto ieguvumu īslaicīgo izturību pret neiroplastiskumu sievietēm. LTP ilgstošas ​​uzlabošanas konstatējums ir pārsteidzošs, ņemot vērā OLM veiktspējas samazināšanos pēc mazkustīgas kavēšanās. Tā kā mūsu stimulācijas protokols sastāv no 5 teta uzliesmojumiem un ir pierādīts, ka tas izraisa stabilu potenciāciju mazkustīgām pelēm (Acharya et al., 2019; Keizer et al., 2021; Kwapis et al., 2018; Vogel-Ciernia et al., 2013). Vaits et al., 2016), apakšsliekšņa stimulācija var sastāvēt no 3 teta sprādzieniem (López et al., 2016), kas var precīzāk atdarināt hipokampu aktivitāti zemsliekšņa iegūšanas apstākļos, iespējams, spēs fiksēt slodzes neesamību. radīja priekšrocības sinaptiskajos līmeņos mazkustīguma kavēšanās laikā.

Ir vērts atzīmēt, ka LTP tika reģistrēts no hipokampu audiem, kas savākti 1 h pēc apakšsliekšņa OLM iegūšanas, kuras laikā ar sinaptisko plastiskumu saistītie produkti tiek regulēti (Carulli et al., 2011; Irvine et al., 2006; Wang & Peng, 2016), kas varētu kompensēt to faktoru samazināšanos un/vai zudumu, kas nepieciešami LTP uzlabošanai, kas radās mazkustīguma kavēšanās laikā. Tāpēc LTP ieraksti no pelēm, kas nepārvarēja OLM iegūšanu, var dot rezultātus, kas vairāk atbilst mūsu uzvedības datiem. Neskatoties uz to, pastiprinātas LTP saglabāšanās peļu mātītēm mazkustīgas aizkavēšanās laikā, salīdzinot ar kontroli, liecina par sinaptisko funkciju ieguvumu saglabāšanu no sākotnējās slodzes.

Vingrinājumi izraisa smadzeņu izcelsmes neirotrofiskā faktora (BDNF) ekspresiju hipokampā, lai veicinātu neiroplastiskumu un mācīšanos (Cotman et al., 2007; Cotman & Engesser-Cesar, 2002; Loprinzi & Frith, 2018; S. Vaynman et al., 2004). . BDNF signalizācija veicina strukturālāssinaptiskās izmaiņas, kas savukārt modulē sinaptisko pārraidi un LTP (Kramár et al., 2004; Lu & Chow, 1999; Soulé et al., 2006). BDNF ekspresijai ir izšķiroša nozīme ilgstošas ​​atmiņas veidošanā (Bekinschtein et al., 2008; Lubin, 2011), un BDNF indukcija ir nepieciešama kognitīvās uzlabošanai, veicot vingrinājumus (Gomez-Pinilla et al., 2008; Intlekofer et al., 2013). Kopā BDNF ir potenciāls mehānisms, kas ir pamatā fiziskās slodzes radīto priekšrocību uzturēšanai sievietēm. Mums par pārsteigumu, Bdnf mRNS ekspresija no hipokampu audiem, kas savākti 1 stundu pēc OLM testa, būtiski neatšķīrās starp slodzes apstākļiem un mazkustīgu kontroli, padarot mūsu rezultātus pretrunā ar citiem ziņojumiem, kas liecina par nozīmīgu hipokampu Bdnf mRNS indukciju pēc brīvprātīgas slodzes sievietēm (Berchtold et al. , 2001; Gallego et al., 2015; Uysal et al., 2014).

Mūsu atklājumi par vingrinājumu pastiprinātu LTP, neskatoties uz to, ka nav hipokampu Bdnf regulēšanas, saskan ar Titterness et al. (2011), kas sniedz pierādījumus tam, ka vingrinājumi var uzlabot DG LTPin žurku tēviņus un samazināt DG LTP indukcijas slieksni mātītēm BDNF augšregulācijas neesamība. Bdnf mRNS laika gaita novērtējums pēc brīvprātīgas vingrošanas žurku tēviņiem atklāj selektīvu Bdnf eksonu regulēšanu tikai pēc 1. un 28. dienas slodzes, bet ne pēc 14. dienas slodzes (Adlard et al., 2004), kas atbilst mūsu novērojumiem par izmaiņu trūkumu hipokampu Bdnf mRNS ekspresija pēc 14dof vingrinājuma peļu mātītēm. Proteīna līmenī tiek ziņots, ka žurku tēviņiem hipokampu BDNF ir paaugstināts ar 7 dienu slodzi un atgriežas sākotnējā līmenī pēc 14 dienu slodzes (Adlardet al., 2005). Veicot ilgstošus vingrinājumus, paaugstināts nobrieduša BDNF līmenis tiek novērots ar 8 mēnešu brīvprātīgām vingrojumiem (Marlatt et al., 2012), bet ne 5 mēnešiem ilgas fiziskās aktivitātes (Venezia et al., 2016).

Lai gan mēs savā pētījumā neizpētījām hipokampu BDNF proteīna līmeni, mūsu dati, kā arī iepriekš minētie pētījumi liecina, ka pastāvīga BDNF regulēšana var nebūt nepieciešama, lai saglabātu vingrošanas priekšrocības, vēl vairāk atbalstot dinamiskos mehānismus, kas ir vingrinājumu izraisīto ieguvumu pamatā. Ir arī vērts atzīmēt, ka hipokampu audi tika savākti Bdnf kvantitatīvai noteikšanai atmiņas izgūšanas laikā, 1 pēc OLM testa. BDNF augšupregulācijas trūkums starp grupām var būt saistīts ar mācīšanās izraisītu Bdnf (Hall et al., 2000). Šis laika punkts apzīmē arī 2. dienu pēc vingrojumu grafika pabeigšanas, tādējādi paaugstināts Bdnf līmenis varētu būt atgriezies sākotnējā līmenī pēc tam, kad dzīvnieki pārtrauc vingrot. Turpmākajos pētījumos var novērtēt BDNF ekspresijas laika gaitu sieviešu hipokampā pēc treniņa, lai uzlabotu mūsu izpratni par to, kā laika gaitā tiek saglabāti vingrinājumu radītie ieguvumi.

Cik mums zināms, šis ir pirmais pētījums, kurā pētīta neiroplastiskuma un izziņas vingrinājumu laika dinamika peļu mātītēm. Šie dati veicina hipotēzi par "molekulārās atmiņas logu" par vingrinājumu izraisītiem ieguvumiem, ko nosaka vingrinājumu slieksnis, kura laikā tiek saglabāti ieguvumi neiroplastiskumam un izziņai, un tie ir gatavi atkārtotai aktivizēšanai ar turpmākiem vingrinājumu stimuliem. Mūsu dati arī liecina, ka vingrinājumu radītie ieguvumi un pamatā esošie mehānismi var atšķirties dažādos hipokampa apakšreģionos. Ņemot vērā pieaugošo pierādījumu kopumu, kas uzsver epiģenētiskā regulējuma iesaistīšanos vingrinājumu izraisītā sinaptiskajā plastiskumā un izziņā (Fernandes etal., 2017; Intlekofer et al., 2013; Keizer & Wood, 2019), vingrinājumu radītos ieguvumus var nodrošināt un uzturēt epiģenētiskie mehānismi. Tāpēc ir nepieciešams papildu darbs, lai saprastu, kā vingrinājumi modulē un uztur kognitīvos ieguvumus abiem dzimumiem. Tas ietver sieviešu vingrinājumu "molekulārās atmiņas loga" apjoma un abu dzimumu pamatā esošo mehānismu pārbaudi, lai izstrādātu vingrojumu režīmus, kas optimāli uzlabo smadzeņu veselību.

Papildu materiāls

Papildu materiālu skatiet PubMed Central tīmekļa versijā.

Pateicības:

Šis darbs tika atbalstīts ar Nacionālo veselības institūtu finansējumu (R01 DA047981/NIDA NIHHHS/Amerikas Savienotās Valstis, R01 DA047981/NIDA NIH HHS/Amerikas Savienotās Valstis, R01 NS083801/NINDS NIH HHS/Amerikas Savienotās Valstis, R01 HHSNIAUnited States, R01 HHSNNIAUnited States , R01 DA047441/NIDA NIH HHS/Amerikas Savienotās Valstis, R21AG067613/NIA NIH HHS/Amerikas Savienotās Valstis, F32 AG071209/NIA NIH HHS/Amerikas Savienotās Valstis, NSF GRFP

Mēs vēlamies pateikties visiem Koka laboratorijas dalībniekiem par zinātniskajām diskusijām un tehnisko palīdzību. Turklāt mēs vēlamies pateikties Cotman laboratorijas locekļiem par zinātniskajām diskusijām.

Atsauce:

1. Acharya MM, Baulch JE, Klein PM, Baddour AAD, Apodaca LA, Kramár EA, Alikhani L, GarciaC, Angulo MC, Batra RS, Fallgren CM, Borak TB, Stark CEL, Wood MA, Britten RA, Soltesz I un Limoli CL (2019). Jaunas bažas par neirokognitīvo funkciju hroniskas, zemas devas ātruma, neitronu starojuma iedarbības laikā. ENeuro, 6(4), ENEIRO.0094-19.2019.

2. Adlard PA, Perreau VM un Cotman CW (2005). Vingrinājumu izraisītā BDNF izpausme hipokampā mainās visā dzīves laikā. Neurobiology of Aging, 26 (4), 511–520. 10.1016/J.NEUROBIOLAGING.2004.05.006 [PubMed: 15653179]

3. Adlard PA, Perreau VM, Engesser-Cesar C un Cotman CW (2004). No smadzenēm iegūta neirotrofiskā faktora mRNS un proteīna indukcijas laiks žurku hipokampā pēc brīvprātīgas vingrošanas. Neuroscience Letters, 363(1), 43–48. 10.1016/J.NEET.2004.03.058 [PubMed:15157993]

4. Adler NT un Zoloth SR (1970). Kopulācijas uzvedība var kavēt žurku mātīšu grūtniecību. Zinātne, 168(3938), 1480–1482. 10.1126/SCIENCE.168.3938.1480 [PubMed: 5445942]

5. Aguiar AS, Castro AA, Moreira EL, Glaser V, Santos ARS, Tasca CI, Latini A un Prediger RDS (2011). Īsi vieglas intensitātes fiziski vingrinājumi uzlabo telpisko mācīšanos un atmiņu novecojošām žurkām: Hipokampu plastiskuma iesaistīšana, izmantojot AKT, CREB un BDNF signalizāciju. Novecošanas un attīstības mehānismi, 132 (11–12), 560–567. 10.1016/J.MAD.2011.09.005 [PubMed: 21983475]

6. Aguiar AS, Speck AE, Amaral IM, Canas PM un Cunha RA (2018). Vingrinājumu dzimuma atšķirības un estrus cikla ietekme uz vingrinājumu veiktspēju pelēm. Zinātniskie ziņojumi 2018 8:1, 8(1), 1–8.10.1038/s41598-018-29050-0.

7.Aid T, Kazantseva A, Piirsoo M, Palm K, & Timmusk T (2007). Pārskatīta peles un žurkas BDNF gēnu struktūra un ekspresija. Journal of Neuroscience Research, 85(3), 525–535. 10.1002/JNR.21139 [PubMed: 17149751]

8. Ajayi AF un Akhigbe RE (2020). Estrousa cikla noteikšana un estrus neeksperimentālo grauzēju indukcija: atjauninājums. Auglības izpēte un prakse 2020 6:1, 6(1), 1–15. 10.1186/S{10}}.

9. Alomari MA, Khabour OF, Alzoubi KH un Alzubi MA (2013). Piespiedu un brīvprātīgi vingrinājumi vienlīdz uzlabo telpiskās mācīšanās atmiņu un hipokampu BDNF līmeni. Uzvedības smadzeņu pētījumi, 247, 34–39. 10.1016/J.BBR.2013.03.007 [PubMed: 23499703]

10.Anantharaman-Barr HG, & Decombaz J (1989). Riteņu skriešanas un estrouscikla ietekme uz enerģijas patēriņu žurku mātītēm. Physiology & Behavior, 46(2), 259–263.10.1016/0031-9384(89)90265-5 [PubMed: 2602468]

For more information:1950477648nn@gmail.com