нервная система

Мышцы и нервы имеют двухстороннюю связь — не только нервы контролируют мышцы, но и мышцы стимулируют рост нервных окончаний. Исследование, которое опубликовали в журнале Advanced Healthcare Materials, показывает, что сокращение мышц оказывают как механическое, так и биохимическое воздействие на периферическую нервную систему, что стимулирует ее рост и регенерацию.

Такие выводы были получены благодаря практическим экспериментам, в ходе которых с помощью пересадки мышечной ткани и ее последующей световой стимуляции восстановили двигательную функцию у мышей. Эта процедура не только способствовала восстановлению подвижности животных, но и показала, что физические упражнения стимулируют выработку у пересаженной мышечной ткани белков, которые регулируют рост и деление нервных клеток.

Чтобы детально изучить роль сокращений мышц в росте двигательных нейронов, исследователи разработали систему, в которой генетически модифицированная мышечная ткань сокращалась под воздействием света. Это позволило тренировать мышцы с помощью имитации физических упражнений.

После «световой» тренировки был собран окружающий мышцы раствор, богатый молекулами миокинами — мышцы вырабатывают их во время упражнений. Они включают в себя белки, стимулирующие развитие нервов. Исследование подтверждает, что миокины представляют собой сложную смесь биомолекул, некоторые из которых имеют ключевое значение для регенерации нервной системы.

Затем собранный раствор миокинов перенесли в чашку Петри с двигательными нейронами мышей, которые получили из стволовых клеток. После взаимодействия с миокинами в четыре раза увеличилась длина и скорость роста нервных отростков, в сравнении с обычными нервами. Эксперимент показал, что интенсивность сокращения мышц прямо связана с уровнем активности нервов.

Для изучения свойств миокинов ученые провели анализ их взаимодействия с нейронами. Анализ подтвердил, что миокины не только стимулируют рост самих клеток, но и развивает связи между нейронами. Затем команда проверила, могут ли мышечные сокращения без участия миокинов стимулировать рост нейронов. Они повторили процесс растяжения нейронов, который возникает при работе мышц, чтобы изучить влияние механических сил на развитие нервов.

Для изучения механического воздействия на рост нейронов в гелевую подложку, где выращивали двигательные нейроны, встроили крошечные магниты, которые позволяли манипулировать нейронами с помощью внешнего магнита. Эту систему использовали для симуляции «механических упражнений», где нейроны ежедневно покачивались вперед-назад в течение 30 минут. Результаты показали, что такие физические тренировки способствовали значительному росту нервных отростков, который сопоставим с эффектом от миокинов из тренируемых мышц.

Далее ученые планируют изучить потенциал стимуляции мышц для восстановления поврежденных нервов и лечения нейродегенеративных заболеваний, например, бокового амиотрофического склероза. По словам исследователей, это только начало изучения того, как упражнения могут быть использованы в качестве терапевтического средства. Ещё не известно, как такие процедуры будут влиять на интеллектуальную деятельность у людей, но судя по работе соединений, которые стимулируют укрепление нервных связей, эффект должен быть положительным. Быть может, в будущем появятся все больше исследований о влиянии физических упражнений на интеллектуальные способности людей.