Transcript تمرین باعث افزایش BDNF و بهبود یادگیری می شود.

‫بسم هللا الرحمن الرحیم‬
‫ورزش و مغز‬
‫مربوط به درس سازگاری های سلولی با ورزش‬
‫استاد مربوطه‪ :‬دکتر گائینی‬
‫تهیه و تنظیم‪ :‬محمد شریعت زاده جنیدی‬
‫زمستان ‪1388‬‬
‫• تا همین اواخر اثرات فعالیت های بدنی برروی مغز تا حد زیادی بدون‬
‫بررس ی باقی مانده بود‪.‬‬
‫• اما مطالعات انجام شده در سال های اخیر نشان داده که مغز به طور قابل‬
‫مالحظه ای نسبت به فعالیت های بدنی پاسخ می دهد‪.‬‬
‫• فعالیت های بدنی باعث ایجاد تغییرات آناتومیکی‪ ،‬سلولی و ملکولی در سطح‬
‫مغز می شود‪.‬‬
‫• این تغییرات اتفاق افتاده برای یادگیری و حافظه و همچنین‬
‫برای باال بردن عملکرد شناختی موثر می باشد‪.‬‬
‫• علی رغم اینکه این اثرات ثابت شده است‪ ،‬اما بررس ی مکانیسم‬
‫های آن به تازگی آغاز شده است‪.‬‬
‫• در این فصل به بررس ی اثرات ورزش بر عملکرد شناختی و‬
‫یکپارچگی ساختاری مغز می پردازیم‪.‬‬
‫تمرین باعث بهبود عملکرد شناختی در انسان شده و از آتروفی مغز‬
‫همزمان با افزایش سن جلوگیری می کند‪.‬‬
‫• مطالعات انجام شده برروی انسان ها نشان داده است که تمرینات ورزش‬
‫اثرات مثبتی بر سالمتی و عملکرد مغز می گذارد‪.‬‬
‫• همچنین مطالعات اثرات مثبت شرکت در فعالیت های بدنی و آمادگی هوازی‬
‫را بر عملکرد های شناختی و رفتاری نشان داده اند‪.‬‬
‫• این اثرات در دوره کهنسالی نیز مشاهده شده است‪.‬‬
‫• مطالعات انجام شده اثرات مثبت فعالیت های بدنی بر کاهش‬
‫بیماری آلزایمر‪-‬تخریب نورن ها به دالیل نامعلوم‪ -‬را بیان کرده‬
‫است‪.‬‬
‫• یک مطالعه ‪ 5‬ساله برروی افراد باالی ‪ 65‬سال‪ ،‬نشان داد که‬
‫فعالیت بدنی باعث کاهش خطر آلزایمر و مشکالت ادراکی و شناختی‬
‫می شود‪.‬‬
‫• در حقیقت فعالیت های ورزش ی باعث بهبود فرایندهای اجرا‪ -‬کنترل‪ ،‬برنامه‬
‫ریزی‪ ،‬فعالیت های چند گانه‪ ،‬فعالیت های فضایی زمانی‬
‫می‬
‫شود‪keramer2003.‬‬
‫• با استفاده از تکنیک ‪ MRI‬برخی از مکانیسم های آن مشخص گردید‪.‬‬
‫• مشخص گردید که تمرین از تحلیل بافت مغز در نواحی فرونتال‪ ،‬آهیانه ای و‬
‫گیجگاهی کورتکس جلوگیری می کند‬
‫• این نواحی در انجام اعمال شناختی مانند کنترل‪-‬اجرا نقش مهمی دارند‪.‬‬
‫• با این وجود در مطالعات انسانی تغییرات بیولوژیکی و مکانیسم‬
‫هایی اصلی عامل این تغییرات مشخص نشده است‪.‬‬
‫مدل های حیوانی برای بررس ي اثر تمرین بر عملکرد‬
‫مغز‬
‫• محققان برای مطالعه تغییرات ملکولی‪-‬سلولی و آناتومیکی در‬
‫پاسخ به تمرین مدل های حیوانی را مورد بررس ی قرار داده اند‪.‬‬
‫• عمدتا از موش ها و در فعالیت هایی مانند دویدن برروی‬
‫تردمیل‪ ،‬دوی ارادی بر روی چرخ‪ ،‬یا فعالیت در‬
‫‪ environment enrichment‬مورد استفاده قرار گرفته‬
‫اند‪.‬‬
‫• در محیط های غنی حیوانات در معرض محرک های مختلفی‬
‫قرار می گیرند‪.‬‬
‫• مانند قرار دادن برخی اسباب بازیها‪ ،‬تونل ها و تغییرات مکرر‬
‫محل قرار گیری غذا‬
‫• از بین این ها ‪ wheel running‬به نظر ایده ال تر می باشد‪.‬‬
‫• زیرا تمرین یک متغیر اصلی برای بررس ی این اثرات می باشد‪.‬‬
‫• همچنین مقدار کار و فعالیت انجام شده بر آن قابل اندازه گیری می‬
‫باشد‪.‬‬
‫• و از استرس های ایجاد شده در طی فعالیت بروی تردمیل جلوگیری‬
‫می کند‪.‬‬
‫• همچنین به حیوان اجازه می دهد تا انتخاب کند که چه میزان بدود و لذا‬
‫مشابه با الگوی تمرین انسان می باشد‪.‬‬
‫• فعالیت و تمرينات انجام شده باعث ایجاد تغییرات آناتومیکی‪،‬‬
‫الکتروفیزیولوژیکالی در مغز می شود‪.‬‬
‫• همچنین شکل پذیری )‪ (plasticity‬از اثرات مثبت تمرین بر عملكرد‬
‫شناختي و سالمتی مغز می باشد‪.‬‬
‫• برخی از تغییرات آناتومیکی در مغز بعد از فعاليت‬
‫‪ running‬به شرح زیر می باشد‪:‬‬
‫‪wheel‬‬
‫• افزایش تعداد نورون ها‬
‫• افزایش تعداد و طول دندریت ها‬
‫این تغییرات باعث افزایش پیچیدگی های سیناپس ی شده و توانایی پردازش‬
‫اطالعات را افزایش می دهد‪.‬‬
‫عالوه بر این تغییرات آناتومیکی‪ ،‬تمرین باعث ایجاد تغییرات در‬
‫سطح ‪ neurochimical‬مغز می شود‪.‬‬
‫این تغییرات در نروترنسمیتر ها؛ استیل کولین‪ ،‬سروتونین‪ ،‬نروپپتید‪ y‬و‪...‬‬
‫می شود‪.‬‬
‫• این تغییرات یکی از دالیل ایجاد تغيیر در فعالیت های‬
‫الکتروفیزولوژیکالی در مغز و هیپوکامپ می باشد‪.‬‬
‫• هیپوکامپ ناحیه ای حیاتی برای یادگیری و حافظه می باشد‪.‬‬
‫• تمرین بقا و زنده ماندن نورون ها را در برابر ‪ brain insult‬افزایش‬
‫می دهد‪.‬‬
‫تمرین باعث فرا تنظیمی فاکتورهای نروتروپیک‬
‫می شود‬
‫• یکی از مهمترین ملکول هایی که برای سالمتی نرون ها و یادگیری و‬
‫حافظه مهم می باشد فاکتور ‪ BDNF‬می باشد‪.‬‬
‫• این فاکتور در حفظ سالمت انواع نرون ها نقش داشته و در شکل‬
‫پذیری نرون ها نیز نقش دارد‪.‬‬
‫• ‪ BDNF‬بوسیله نورون ها تولید می شود‪.‬‬
‫ً‬
‫• عمدتا نورون های ناحیه هیپوکامپ و کورتکس این ماده را ترشح‬
‫می کنند‪.‬‬
‫• فعالیت های نورونی( مانند آنچه که در طی رمزگذاری اطالعات اتفاق می افتد)‬
‫رهایی این پروتئین و تنظیم ژن ‪ BDNF‬را تحریک می کند‪.‬‬
‫• ‪ BDNF‬رها شده در سیناپس ها تحریک پذیری نورونی را افزایش‬
‫• همچنین محرک های رفتاری و یادگیری بیان ژن آن را افزایش می دهد‪.‬‬
‫می دهد‪.‬‬
‫• در موش هایی که از لحاظ ژنتیکی دستکاری شده بودند‪ ،‬کمبود‬
‫‪ BDNF‬منجر به نارسایی هایی در یادگیری گردید‪.‬‬
‫• این مطلب نشان می دهد که ‪ BDNF‬در انتقال پیام ها در سیناپس‬
‫ها مهم می باشد‪.‬‬
‫• با توجه به نقش‪ BDNF‬در یادگیری‪ ،‬حافظه و سالمت نرون ها‪-‬‬
‫فرایندهایی که تحت تاثیر ورزش نیز هستند‪ -‬به نظر می رسد که فعالیت‬
‫های جسمانی سطح آن را افزایش می دهد‪.‬‬
‫• در سال ‪ 1995‬اولین مطالعه صورت گرفته بیان کرد که ‪wheel‬‬
‫‪ running‬باعث افزایش شماری از فاکتورهای رشدی در مغز می‬
‫شود‪.‬‬
‫• این فاکتورها شامل فاکتور رشد نرونی‪ NGF‬و ‪ FGF-2‬بود‪.‬‬
‫• اما بیشترین افزایش تولید برای ‪ BDNF‬مشاهده گرديد‪.‬‬
‫• هیپوکامپ یک ساختار با قابلیت شکل پذیری باال بوده که در‬
‫فعالیت های شناختی و حافظه نقش مهمی را ایفا می کند‪.‬‬
‫• تمرین باعث افزایش ‪ BDNFMRNA‬در هیپوکامپ‬
‫می‬
‫شود‪.‬‬
‫• این فراتنظیمی خیلی سریع و چند ساعت پس از فعالیت‬
‫مشاهده می شود‪.‬‬
‫• همچنین گاهي تا چندین ماه پس از پایان تمرین نیز در سطح‬
‫باالیی باقی می ماند‪.‬‬
‫• در یک مطالعه بعد از ‪ 28‬روز دویدن سطح پروتئین ‪BDNF‬‬
‫تا ‪ 3‬روز پس از تمرین رو به افزایش بود‪.‬‬
‫• سپس متوقف و پس از ‪ 1‬هفته بی تحرکی به سطح اولیه باز‬
‫گشت‪.‬‬
‫• تحقیقات نشان داده که تمرینات متناوب(‪1‬روز در میان) همانند‬
‫تمرینات روزانه در افزایش ‪ BDNF‬هیپوکامپ موثر می باشد‪.‬‬
‫• با این وجود به نظر می رسد عالوه بر ‪ BDNF‬ژن های زیاد‬
‫دیگری در مغز به تمرین پاسخ می دهند‪.‬‬
‫• با پیشرفت وسایل و استفاده از ‪ MICROARRARY‬بررس ی پاسخ‬
‫ژن ها به تمرین را ممکن گرديده است‪.‬‬
‫‪MICROARRAY ANALYSIS‬‬
‫• با استفاده از این تکنیک و بررس ی هیپوکامپ حدود ‪ 130‬ژن مختلف در‬
‫پاسخ به ‪ 3‬هفته تمرین بیان شدند‪.‬‬
‫• این ژن ها را می توان در ‪ 4‬گروه قرار داد‪:‬‬
‫• شکل پذیری‬
‫• متابولیسم‬
‫• ضد پیری‬
‫• مرتبط با سیستم ایمنی‬
‫• تعداد کمی از این ژن های مرتبط با شکل پذیری در اینجا مورد‬
‫بررس ی قرار می گیرد‪.‬‬
‫• ‪NARP, COX2,HOMER-1A‬‬
‫• این ژن ها در پاسخ به تمرین در هیپوکامپ‬
‫‪UP-‬‬
‫‪ REGULATE‬می شوند‪.‬‬
‫• ‪ NARP‬و ‪ HOMER-1‬به عنوان ملکول های کلیدی در تنظیم‬
‫شکل گیری سیناپس ی شناخته شده اند‪.‬‬
‫• این دو ملکول عبور و مرور گیرنده های گلوتامات را کنترل می کنند‪.‬‬
‫• گلوتامات یک میانجی عصبی در مغز است و در شکل پذیری مغز نقش ایفا‬
‫مي كند‪.‬‬
‫• تنظیم گیرنده های گلوتامات در دسترس برای انتقال پیام یک فرایند کلیدی‬
‫در شکل پذیری است که توسط این دو ملکول انجام می پذیرد‪.‬‬
‫• خود ‪ BDNF‬نیز یکی از عوامل محرک‪ NARP‬می باشد‪.‬‬
‫• ‪ COX-2‬در تنظیم پروستوگلندین ها و اعمال مرتبط با ایمنی‬
‫نقش دارند‪.‬‬
‫• همچنین در شکل پذیری ‪ CNS‬نقش ایفا می کنند‪.‬‬
‫• بیان ژن این ملکول بوسیله ‪ BDNF‬و فعالیت های سیناپس ی‬
‫فراتنظیم می شود‪.‬‬
‫• به نظر می رسد که اثرات افزایش تولید ‪ cox2‬بوسیله تمرین‬
‫باعث افزایش قابلیت تحریک پذیری پس سیناپس ی در هیپوکامپ‬
‫می شود‪.‬‬
‫• این امر باعث کارآمد تر شدن رمز گذاری اطالعات و تسهیل‬
‫یادگیری می شود‪.‬‬
‫تمرین باعث افزایش ‪ BDNF‬و بهبود یادگیری می شود‪.‬‬
‫• همانطور که گفته شد ‪ BDNF‬یک ملکول کلیدی در یادگیری‬
‫و حافظه می باشد‪.‬‬
‫• مطالعات نشان داده که وراد کردن‪ BDNF‬به موش ها باعث‬
‫بهبود یادگیری و کمبود آن منجر به نقص در يادگیري می شود‪.‬‬
‫• لذا می توان گفت که تمرین می تواند با افزایش سطح‪BDNF‬‬
‫منجر به بهبود فرایندهای یادگیری می شود‪.‬‬
‫• به عنوان مثال بعد از یک دوره تمرین موش ها نیاز کمتری برای پیدا کردن‬
‫راه حل هایی در انجام تکالیف خود دارند‪.‬‬
‫• زمانی که موش ها مجبور بودند که از تونل های پیچ درپیچ برای یافتن آب‬
‫استفاده کنند همزمان با افزایش سطح‪ BDNF‬در موش های تمرین کرده‬
‫یادگیری بهتر و سریعتری نسبت به گروه کنترل داشتند‪.‬‬
‫با تشکر از‬
‫توجه شما‬