راز استقامت در مغز است؛ کشف نورون‌هایی که توان دویدن را افزایش می‌دهند

سال‌ها این جمله که «محدودیت‌های ورزش در ذهن شماست» بیشتر شبیه یک شعار انگیزشی بود، اما پژوهشی تازه نشان می‌دهد این جمله می‌تواند واقعاً پایه علمی داشته باشد. دانشمندان گروهی از نورون‌ها را در مغز موش‌ها شناسایی کرده‌اند که پس از تمرین، به افزایش استقامت کمک می‌کنند. آن‌ها معتقدند سلول‌های مشابهی احتمالاً در مغز انسان هم وجود دارد و شاید روزی بتوان با دارو یا روش‌های درمانی خاص، عملکرد آن‌ها را تقویت کرد تا افراد بتوانند سریع‌تر و طولانی‌تر بدوند.

دانشمندان مدت‌هاست می‌دانند ورزش فقط عضلات را تغییر نمی‌دهد، بلکه مغز را هم دگرگون می‌کند. بااین‌حال، بسیاری از پژوهشگران تصور می‌کردند تغییرات مغزی از تغییرات بدنی جدا هستند. اما به گفته نیکلاس بتلی از دانشگاه پنسیلوانیا، یافته‌های جدید نشان می‌دهد مغز در واقع نقش «هماهنگ‌کننده مرکزی» را دارد و بسیاری از تغییرات بدن در پاسخ به ورزش زیر نظر مغز رخ می‌دهد.

برای بررسی دقیق‌تر، پژوهشگران فعالیت نورون‌های موش‌ها را پیش از دویدن، هنگام دویدن و پس از آن ثبت کردند. تمرکز آن‌ها روی بخشی از مغز به نام هسته ونترومدیال هیپوتالاموس بود. این ناحیه یکی از مراکز مهم کنترل سوخت‌وساز، انرژی و رفتارهای مرتبط با بقا است و پژوهش‌های قبلی نشان داده بود اگر رشد آن در جوندگان مختل شود، بهبود آمادگی جسمانی هم مختل می‌شود. از آنجایی که ساختار این ناحیه در بیشتر پستانداران مشابه است، احتمال می‌رود همین سازوکار در انسان هم وجود داشته باشد.

در مرحله بعد، پژوهشگران برای فهم نقش واقعی این نورون‌ها از روشی به نام «اپتوژنتیک» استفاده کردند. در این روش با کمک نور می‌توان نورون‌ها را خاموش یا روشن کرد. آن‌ها در گروهی از موش‌ها، پس از هر جلسه تمرین، این نورون‌ها را برای یک ساعت مهار کردند. موش‌ها پنج روز در هفته و به مدت سه هفته روی تردمیل تمرین کردند و هر هفته آزمون استقامت دادند؛ یعنی تا زمانی دویدند که کاملاً خسته شوند.

در طول آزمایش، موش‌ها توانستند به‌طور میانگین حدود ۴۰۰ متر بیشتر بدوند، اما این پیشرفت تقریباً نصف پیشرفت موش‌هایی بود که نورون‌هایشان دستکاری نشده بود. این نتیجه نشان داد این نورون‌ها نقش مهمی در افزایش استقامت دارند.

اما این نورون‌ها دقیقاً چه کاری انجام می‌دهند؟ پاسخ کامل هنوز مشخص نیست، اما سرنخ‌های مهمی به دست آمده است. به گفته مورگان کیندل از دانشگاه پنسیلوانیا، بدن در ورزش‌های استقامتی به‌تدریج از چربی به‌عنوان سوخت اصلی استفاده می‌کند؛ زیرا ذخایر کربوهیدرات سریع‌تر تمام می‌شوند.

وقتی نورون‌های موردنظر مهار شدند، موش‌ها خیلی زودتر به سراغ مصرف کربوهیدرات رفتند و در نتیجه زودتر انرژیشان تمام شد. همچنین مهار این نورون‌ها مانع ترشح پروتئینی در عضلات به نام PGC-1 آلفا شد؛ پروتئینی که به سلول‌ها کمک می‌کند سوخت را کارآمدتر مصرف کنند و نقش مهمی در استقامت عضلات دارد. همچنین این نورون‌ها ماده‌ای آزاد می‌کنند که قند خون را بالا می‌برد و به بازسازی ذخایر انرژی کمک می‌کند؛ موضوعی که برای ریکاوری عضلات پس از ورزش حیاتی است.

اپتوژنتیک نیازمند جراحی مغز است و به همین دلیل برای انسان کاربرد عملی ندارد. اما پژوهشگران امیدوارند بتوانند روش‌های غیرتهاجمی‌تری پیدا کنند که همین نورون‌ها را فعال کند. بتلی حتی احتمال می‌دهد روزی مکمل‌ها یا ترکیباتی ساخته شوند که بتوانند این سلول‌ها را تحریک کنند و استقامت را افزایش دهند.

وقتی پژوهشگران در آزمایشی دیگر به‌جای خاموش‌کردن، فعالیت این نورون‌ها را افزایش دادند، نتیجه چشمگیر بود: موش‌ها بیش از دو برابر گروه کنترل دویدند و استقامتی بسیار بالا پیدا کردند.

چنین رویکردی اگر روزی در انسان عملی شود، می‌تواند برای افرادی که ورزش برایشان دشوار است از جمله سالمندان یا افرادی که سکته کرده‌اند، بسیار مفید باشد. بااین‌حال، هنوز راه طولانی در پیش است. معلوم نیست این نتایج در انسان هم تکرار شود و نگرانی‌هایی درباره عوارض جانبی وجود دارد. توماس بوریس از دانشگاه فلوریدا هشدار می‌دهد تحریک بیش‌ازحد این نورون‌ها ممکن است باعث افت خطرناک قند خون شود؛ زیرا به نظر می‌رسد این سلول‌ها در تنظیم مصرف انرژی عضلات نقش دارند.

در نهایت، حتی اگر فعال‌سازی این نورون‌ها روزی ممکن شود، پژوهشگران تأکید می‌کنند این روش جایگزین ورزش نخواهد بود. ورزش فواید گسترده‌ای دارد: از کاهش افسردگی و اضطراب گرفته تا بهبود عملکرد شناختی، قلبی‌عروقی و عضلانی. فعال کردن چند نورون به‌تنهایی احتمالاً نمی‌تواند همه این مزایا را جایگزین کند.

پژوهش در ژورنال Neuron منتشر شده است.