סיבולת זמנית של יתרונות הנגרמת על ידי פעילות גופנית על זיכרון תלוי היפוקמפוס ועל פלסטיות סינפטית בעכברים נקבות חלק 3

3.4. BDNF בהיפוקמפוס אינו מוגבר לאחר שליפה של OLM

איתות BDNF הוא מנגנון מכריע העומד בבסיס שיפור בפלסטיות הסינפטית של ההיפוקמפוס ולמידה על ידי פעילות גופנית (Cotman et al., 2007; Intlekofer et al., 2013; S. Vaynmanet al., 2004; SS Vaynman et al., 2006). לפיכך, אנו בוחנים את הביטוי ההיפוקמפי של Bdnf mRNA במהלך השליפה, שעה אחת לאחר בדיקות התנהגותיות. החלטנו להעריך את רמות ה-BDNF בנקודת זמן זו משתי סיבות עיקריות.

ההיפוקמפוס הוא מבנה עצבי חשוב במוח הממלא תפקיד מכריע בתהליך הזיכרון והלמידה. פלסטיות סינפטית בהיפוקמפוס מתייחסת לתופעה שהקשרים בין נוירונים יכולים להשתנות בהתאם לפעילות בין נוירונים. הפלסטיות הזו היא גורם מכריע בזיכרון ובתהליכי הלמידה של המוח.

בשנים האחרונות, מספר הולך וגדל של מחקרים הוכיחו את הקשר ההדוק בין הפלסטיות הסינפטית של ההיפוקמפוס לזיכרון. באופן ספציפי, כאשר לומדים ידע חדש, הקשרים בין נוירונים משתנים, ויוצרים קשרים סינפטיים חדשים. קשרים חדשים אלו מובילים לשינויים ברשתות הנוירונים המשפרים את יכולות הזיכרון. הפלסטיות הסינפטית של ההיפוקמפוס עומדת אפוא בבסיס האחסון הנדרש של זיכרונות ארוכי טווח.

בנוסף, מחקרים הראו שיש קשר בין הפלסטיות הסינפטית של ההיפוקמפוס לבין מחלות ניווניות עצביות כמו מחלת אלצהיימר ומחלת פרקינסון. מחלות אלו גורמות לאובדן קשרים בין נוירונים, משפיעות על הזיכרון ויכולות הלמידה. לכן, להבנת הפלסטיות הסינפטית של ההיפוקמפוס יש השלכות חשובות למניעה וטיפול במצבים נוירודגנרטיביים אלה.

לסיכום, פלסטיות סינפטית בהיפוקמפוס היא תופעה עצבית חשובה הקשורה קשר הדוק לזיכרון. הבנתו חיונית לקידום פיתוח יכולות זיכרון ולמידה, כמו גם מניעה וטיפול במחלות נוירודגנרטיביות. עלינו לשים לב יותר ולחקור את הפלסטיות הסינפטית של ההיפוקמפוס כדי לקדם את הפיתוח של מדעי המוח וטיפול במחלות נוירולוגיות. ניתן לראות שעלינו לשפר את הזיכרון שלנו. Cistanche deserticola יכול לשפר משמעותית את הזיכרון מכיוון ש-Cistanche deserticola הוא חומר רפואי סיני מסורתי עם השפעות ייחודיות רבות, אחת מהן היא שיפור הזיכרון. היעילות של בשר טחון מגיעה מהמרכיבים הפעילים השונים שהוא מכיל, לרבות חומצה, פוליסכרידים, פלבנואידים ועוד. מרכיבים אלו יכולים לקדם את בריאות המוח בדרכים שונות.

לחץ על יודע תוספי מזון כדי לשפר את הזיכרון

ראשית, תקופה זו לאחר השליפה כרוכה בוויסות-על של מספר גנים מוקדמים מיידיים (IEGs) בהיפוקמפוס הגבי (Keiser et al., 2017). שנית, בהתחשב במיקום האובייקט החדש במהלך המבחן, עשויה להתרחש גם למידה חדשה. לפיכך, שעה שלאחר הלמידה מייצגת חלק מחלון האיחוד הכולל איחוד סלולרי וייצוב של עקבות זיכרון (McGaugh, 2000), שבמהלכם מערכות IEG החיוניות לאיחוד זוכות לפיקוח גבוה (למשל, Lonergan et al., 2010; Radulovic et al. , 1998).

שלישית, מיקום האובייקט החדש עשוי להשתלב בעקיב הזיכרון הקודם באמצעות איחוד מחדש במקום למידה חדשה (Kwapis et al., 2020). BDNF הכרחי לאיחוד מחדש (Radiske et al., 2015), ורמות החלבון BDNF מוגברות באופן משמעותי תוך 3-4 שעות לאחר השליפה (Radiske et al., 2015, Radiske et al., 2017). לפיכך, ויסות-על של mRNA של Bdnf עשוי להתרחש בנקודת זמן מוקדמת יותר. ביחד, סברנו ששעה אחת לאחר האחזור יתפוס בצורה הטובה ביותר שינויים בביטוי BDNF.

בעכברים, הגן Bdnf מורכב מ-3' אקסון מקודד נפוץ (אקסון IX) ושמונה אקסונים 5' לא מקודדים (אקסון I-VIII) (Aid et al., 2007). כל אקסון לא-מקודד בגובה 5′ לא מתורגם משולב לאקסון המשותף 3′ כדי ליצור תעתיקי Bdnf מרובים (Aid et al., 2007), מה שהופך את האקסון IX לסמן עבור סך כל תמלילי Bdnf. פעילות גופנית גם מעלה באופן סלקטיבי את ה-Bdnf exon I, IV ו-VI של הפוקמפוס (Baj et al., 2012; Intlekofer et al., 2013; Sleiman et al., 2016); לכן, הערכנו את הביטוי ההיפוקמפי של אקסונים אלה של Bdnf.

משטרי אימון שונים אינם משפיעים באופן דיפרנציאלי על הביטוי ההיפוקמפי של אקסון Bdnf XI(איור 4D; ANOVA חד כיווני, F (3,25)=0.18, p=0.90), אקסון I ( איור 4A; ANOVA חד כיווני, F(3,26)=0.90, p=0.45), אקסון IV (איור 4B; ANOVA חד כיווני, F (3,26) )=0.03, p=0.99), orexon VI (איור 4C; ANOVA חד כיווני, F (3,26)=0.57, p {{30} }.63).

4. דיון

המחקר הנוכחי בחן את ההשפעות של פעילות גופנית על למידה תלויה בהיפוקמפוס ועל פלסטיות סינפטית בעכברים נקבות. זיהינו שתקופת פעילות גופנית מרצון של 14 מאפשרת למידה ויצירת זיכרון לטווח ארוך בתנאי רכישת תת-סף של משימת OLM תלויה בהיפוקמפוס. לאחר התרגיל הראשוני, עיכוב בישיבה של 7 ימים הביא לירידה בביצועים, אשר הוקל מחדש כאשר בעלי חיים קיבלו 2d של הפעלה מחדש של פעילות גופנית בעקבות העיכוב בישיבה.

עכברים נקבות הפגינו פעילות ריצה מוגברת במהלך שלב הייחום ביחס לשלב הדיסטרוס, ולא נצפתה השפעה של שלב הייחום על ביצועי OLM. ברמה הסינפטית, פעילות גופנית הקלה על ה-LTP באזור CA1 של ההיפוקמפוס, שנמשכה לאורך כל העיכוב בישיבה ולאחר האימון מחדש.

הערכה של ביטוי ההיפוקמפוס של Bdnf בעקבות בדיקות התנהגותיות לא חושפת הבדלים בין הקבוצות. יחד, המחקר שלנו מבסס הוכחות לכך שפעילות גופנית מרצון יכולה לעורר ולשמור על יתרונות למידה הנגרמת על ידי פעילות גופנית ונוירופלסטיות אצל נשים.

הנתונים שלנו מספקים ראיות ללמידה מוגברת בפעילות גופנית בעכברים נקבות, ממצאים התואמים דיווחים קודמים המדגימים את יכולת הפעילות הגופנית לשפר את הביצועים של חיות נקבות בטווח קצר תלוי בהיפוקמפוס (Kim et al., 2010; Marosi et al., 2012; Siette et al., 2013) ומשימות זיכרון לטווח ארוך (Aguiar et al., 2011; Harburger et al., 2007; Kim et al., 2010; Marlatt et al., 2012; Marosi et al., 2012 ; Van Praag, Christie, et al., 1999). רוב המחקרים שבדקו את ההשפעות של למידה תלויה בהיפוקמפוס בקרב מכרסמים נשים מדווחים על משך פעילות גופני ארוך יותר, שיכול לנוע בין 6 שבועות ל-8 חודשים (ראה Barha et al., 2017; Uysal et al., 2014).

לכן, הנתונים שלנו מצביעים על משך פעילות גופני נמוך יותר, כגון שבועיים (14 ד'), מספיק כדי לגרום ליתרונות מתמשכים על למידה וזיכרון אצל נשים. זה תואם את המחקר הקודם שלנו בעכברים זכרים (Butler et al., 2019) שגם מדווח ש-2 שבועות של פעילות גופנית מרצון הם הסף ללמידה המאפשרת פעילות גופנית, בעוד ששבוע או יומיים של פעילות גופנית לבד לא מצליחים לגרום לשיפור קוגניטיבי. המחקר שלנו לא בדק את ההשפעה של 1 שבוע או 2 ד של פעילות גופנית על קוגניציה אצל נשים, ולכן נותרה אפשרות שמשך פעילות גופנית נמוכה עוד יותר יכולה ליזום יתרונות קוגניטיביים אצל נשים. בנוסף ליתרונות שנגרמו מפעילות אימון רצונית ראשונית בת 14 ימים, לא נצפה שיפור בביצועי הזיכרון בבעלי חיים שעברו עיכוב בישיבה של 7 ימים בעקבות פעילות גופנית.

עם זאת, הפעלה מחדש של A2D בעקבות העיכוב בישיבה הקלה מחדש על הלמידה, מה שמרמז על כך שניתן לשמור על יתרונות קוגניטיביים הנגרמות על ידי פעילות גופנית ולהימשך לאורך כל תקופת העיכוב הישיבה וניתן להפעיל מחדש על ידי חשיפה מחדש של החיות למשך פעילות גופני נמוך יותר. הדבר דומה לממצאים מ Butler et al., 2019 באמצעות עכברים זכרים, המדגימים הפעלה מחדש של A2D יכולים להקל על הלמידה בעקבות עיכוב בישיבה 7D. מחקרים עתידיים יצטרכו לחקור אם 2D של פעילות גופנית בלבד, ללא התקף אימון ראשוני יכול להפיק תועלת על קוגניציה.

יתרה מזאת, Butler et al., 2019 גם מראים שלא נצפתה אינטראקציה מחודשת של יתרונות הנגרמת על ידי פעילות גופנית לאחר 14 ד' של עיכוב בישיבה, ומציעה את ההשערה שפעילות גופנית יוזמת "חלון זיכרון זמני" שבמהלכו אימון תת סף שלאחר מכן יכול לנצל את ההסתגלות הנוירונית שנקבעה על ידי התרגיל הראשוני כדי להקל על הלמידה. במחקר שלנו, לא חקרנו עוד האם 2D של פעילות גופנית מחדש יכולה עדיין להקל על היתרונות של פעילות גופנית לאחר 14 ד' של עיכוב בישיבה בעקבות פעילות גופנית אצל נשים.

לכן, מחקרים עתידיים יכולים להשתמש בתקופת ישיבה ארוכה יותר כדי לבחון את היקף "חלון הזיכרון הזמני" הזה אצל נשים. יחד, הממצאים שלנו מצביעים על כך ש-14 ד' של פעילות גופנית מרצון יכולה להקל על יצירת זיכרון לטווח ארוך בתנאי רכישת תת-סף של משימת ה-OLM התלויה בהיפוקמפוס, והיתרונות הללו נשמרים לאורך כל העיכוב הישיבה ה-7 ימים וניתן להפעיל אותם מחדש על ידי 2d של הפעלה מחדש של פעילות גופנית.

הנתונים שלנו מצביעים גם על פעילות ריצה דומה על פני שלבים של מחזור הייחום עם עלייה משמעותית של מרחק הריצה הכולל במהלך היחום ביחס לדיאסטרוס. מכרסמים נקבות, מחזור הייחום מורכב משלב פוליקולרי (המכונה metestrus anddiestrus), שבמהלכו רמת האסטרדיול עולה בהדרגה. שיא רמות האסטרדיול מתרחשות כאשר בעלי חיים נמצאים בשלב הקדם-ביוץ (המכונה פרוסטרוס) ואחריהם עלייה בפרוגסטרון כאשר בעלי חיים נכנסים לשלב הייחום, שבמהלכו החיות קולטות מבחינה התנהגותית (Becker et al., 2017; Becker & Koob, 2016; Nilsson et al. אל., 2015).

תנודה הורמונלית זו מייצרת שונות יומיומית בפעילות האימון. דיווחים קודמים הראו שונות במעורבות בפעילות גופנית על פני מחזור הייחום, כאשר פעילות הריצה הגבוהה ביותר מתרחשת במהלך שלב הפראסטרוס כאשר רמות האסטרוגן מגיעות לשיא (Aguiar et al., 2018; Anantharaman-Barr & Decombaz, 1989; Manzanares et al., 2018). חולדות שעברו אסטרוגן, ריצת הגלגל היומית מופחתת באופן משמעותי ומשחזרת החלפת אסטרוגן, מה שמרמז על תפקידו של האסטרוגן בוויסות ביצועי פעילות גופנית אצל נשים (Berchtold et al., 2001). לפיכך, הממצאים שלנו המראים ריצת גלגל מוגבר במהלך היחום אינם עולים בקנה אחד עם דיווחים אלה, בהינתן שרמת האסטרדיול נמוכה במהלך הייחום (Nilsson et al., 2015). הנתונים שלנו, לעומת זאת, עולים בקנה אחד עם מחקרים אחרים שראו בריצת גלגל מוגברת במהלך שלב הייחום (Dixon et al., 2003; Eckel et al., 2000). מחקר קודם של Steiner et al., (1981) מצביע על גלגל שיא. ריצה התרחשה במהלך הלילה בין פרוסטרוס לייחום, מה שמרמז על נקודת זמן מסוימת שבה בעלי חיים הפגינו פעילות מוגברת ולא השפעה של שלב ייחום יחיד.

לכן, תוצאות לא עקביות עשויות לנבוע משונות בנקודות הזמן שבהן נבחנת ייחום בין מחקרים. במחקר זה, הערכת יחום בוצעה כאשר בעלי חיים היו בשלב האור (10 בבוקר ± שעה). בהתחשב בכך שהעכברים פעילים יותר בלילה, והמעבר בין שלבי הייחום יכול להתרחש במהירות, ייתכן שהנתונים הציטולוגיים שלנו לא יתפוסים את המעבר הזה במהלך השלב החשוך, ולכן לא מייצגים באופן מלא את פעילות הריצה לאורך 24 השעות. לפיכך, מחקרים עתידיים יכולים להעריך את שלב הייחום של החיות הקרובות יותר לשלב האפל או במהלך השלב שבו פעילות בעלי חיים מגיעה לשיא כדי לייצג בצורה הטובה ביותר את ביצועי האימון היומי.

תנודה ברמת האסטרדיול מווסתת את הפיזיולוגיה של ההיפוקמפוס בנשים.לאורך מחזור הייחום, המורפולוגיה הדנדרטית וצפיפות עמוד השדרה של CA1 פירמידאלנוירונים משתנים, כאשר צפיפות עמוד השדרה היא הגבוהה ביותר במהלך פרוסטרוס (González-Burgos et al.,2005, Gould et al.; 1990; Kato et al., 2013; Prange-Kiel et al., 2008; Woolley et al., 1990; Woolley & McEwen, 1992). שינויים בצפיפות הסינפטית של ההיפוקמפוס תלויים בסינתזה של אסטרדיול ההיפוקמפוס (Prange-Kiel et al., 2009), המתאם באופן חיובי עם רמות האסטרדיול בפלזמה לאורך מחזור הייחום (Kato et al., 2013). Proestrus קשור גם ל-LTP משופר בנוירונים CA1 בתגובה לתשומות צדדיות של Schaffer (Biet al., 2001; Good et al., 1999; Warren et al., 1995), אשר עשוי להיות מתווך על ידי שינויים בחוסר רגישות לגלוטמט ו-GABA (Hamson et al., 2016).

יחד, נתונים אלה מספקים את התפקיד של אסטרדיול אנדוגני בוויסות פעילות רשת ההיפוקמפוס (Hamson et al., 2016), מה שעשוי להסביר ביצועים התנהגותיים שונים לאורך מחזור הייחום כאשר רמות האסטרוגן משתנות (Triviño-Paredes et al., 2016; Walf et al. , 2006; Warren & Juraska,1997). במחקר שלנו, כשתייחסנו בין שלבי אסטרוז ביום הרכישה או ביום המבחן לבין ביצועי OLM בתוך קבוצות טיפול, לא ראינו השפעה משמעותית של ביצועי OLM אסטרוסון. בהתחשב בגודל המדגם שלנו קטן ומספר העכברים בשלב מסוים היה אקראי, מחקרים עתידיים יכולים לשפר את הכוח הסטטיסטי על ידי הגדלת גודל המדגם כדי לאפשר מספר בעלי חיים בכל שלב אסטרואי בזמן הרכישה והבדיקה.

הלמידה עוסקת באירועים עצביים דינמיים כדי להקל על תקשורת עצבית בסינפסה באמצעות תהליך הנקרא פוטנציאל ארוך טווח (LTP). לכן, אינדוקציה ותחזוקה של LTP בהיפוקמפוס חיוניים ללמידה ולגיבוש זיכרון (Elgersma & Silva, 1999; MA Lynch, 2004; Pastalkova et al., 2006). מחקרים קודמים מראים כי LTP משופר בהיפוקמפוס קשור לשיפור התפקוד הקוגניטיבי (למשל Keizer et al., 2021; Kwapis et al., 2018; Tang et al., 1999). בהתאם למחקרים אלה, הממצאים שלנו מראים ש-14 ד' של תרגול מרצון הגבירו את ה-LTP בתת-התחום CA1 של ההיפוקמפוס ביחס לשליטה בישיבה, אשר תואם את הממצאים ההתנהגותיים שלנו של היווצרות זיכרון לטווח ארוך משופרת בתנאי רכישת תת-סף עם פעילות גופנית.

מספר המחקרים החוקרים פלסטיות סינפטית בתיווך פעילות גופנית באזור CA1 הוא דל, במיוחד אצל נשים, ולעתים קרובות מספק תוצאות סותרות. במכרסמים זכרים, פעילות גופנית הופכת פגיעה ב-LTP ב-CA1 הנגרמת על ידי מתח (Dahlin et al., 2019), חוסר שינה (Zgaar et al., 2012, Zagaar et al.,2013), ובמודלים של עכברים של מחלת אלצהיימר (Dao et al. ., 2013, Dao et al., 2015). אצל נשים, פעילות גופנית מחלישה גם ליקויים ב-LTP בחולדות חסרות שינה (Saadati et al.,2014, 2015). עם זאת, במחקרים אלו, פעילות גופנית בבקרות בריאות אינה משפרת עוד יותר את ה-CA1 LTP ביחס לבקרות בישיבה, דבר המצביע על כך שפעילות גופנית מפעילה רק את ה-LTPin הקלה באזור CA1 בתנאים חריגים. בניגוד לדיווחים אלה ובהתאם לממצאים שלנו, מחקרים עדכניים במכרסמים זכרים מדווחים על שיפור CA1 LTP בבעלי חיים בריאים בעקבות פעילות גופנית בהשוואה לבקרה בישיבה (D'Arcangelo et al., 2017; Ivy et al., 2020; Tsai et al., 2018 ). בהתחשב באי ההתאמה בין מחקרים אלה, שונות בסוג, באורך ובעוצמה של פרדיגמות האימון עשויות לתרום לתוצאות שונות.

לדוגמה, רבים מהמחקרים הללו משתמשים בפעילות גופנית כפויה (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) עם פרוטוקולים מגוונים, בעוד שרק מחקרים זוגיים משתמשים בריצת גלגלים מרצון (Ivy et al., 2020; Saadati et al., 2014) עם משך פעילות גופני שונה. בתנאי שפעילות גופנית מרצון וכפויה אינה שוות ערך מבחינתם. מתודולוגיות, ולפיכך עשויות לווסת באופן דיפרנציאלי את הנוירוגנזה של ההיפוקמפוס, גורמים נוירוטרופיים, סמני פלסטיות סינפטיים והתנהגות (Barha et al., 2017; Leasure & Jones, 2008), זה הופך להיות הכרחי עבור מחקר הפעילות הגופנית העתידית להיות הומוגנית יותר בפרוטוקולי האימון המשמשים כדי לאפשר לתוצאות דומות.

מלבד נקודה זו, הבדלים בגיל ובמתח של חיות הניסוי עשויות להצביע על כמויות שונות של פעילות גופנית הנדרשת כדי לעסוק ביתרונות מסוימים של פעילות גופנית, מה שתורם עוד יותר לוויסות הדינמי של היתרונות המתווכים בפעילות גופנית. בסך הכל, המחקר שלנו הוא הראשון שהראה ש-2 שבועות של פעילות גופנית מרצון אכן יכולים להקל על LTP באזור CA1 של ההיפוקמפוס בעכברים נקבות.

בנוסף ליכולת של פעילות גופנית לשפר את הפלסטיות הסינפטית בתת-השדה CA1 של ההיפוקמפוס, אנו מדגימים גם את התמשכות של שיפור של LTP לאחר הפסקת פעילות גופנית, ומבססות את העדות הראשונה לסבולת הזמנית של יתרונות הנגרמת על ידי פעילות גופנית על נוירופלסטיות אצל נשים. הממצא של שיפור ממושך של LTP מפתיע בהתחשב בירידה בביצועי OLM בעקבות העיכוב בישיבה. בהתחשב בכך שפרוטוקול הגירוי שלנו מורכב מ-5 התפרצויות תטא והוכח כמעורר עוצמה יציבה בעכברים בישיבה (Acharya et al., 2019; Keizer et al., 2021; Kwapis et al., 2018; Vogel-Ciernia et al., 2013 ; White et al., 2016), גירוי תת-הסף עשוי להיות מורכב משלושה התפרצויות תטא (López et al., 2016), אשר עשויות לחקות את פעילות ההיפוקמפוס בתנאי רכישת תת-הסף באופן הדוק יותר, עשוי להיות מסוגל ללכוד את היעדר פעילות גופנית- הביא להטבות ברמות הסינפטיות במהלך העיכוב בישיבה.

ראוי לציין ש-LTP תועד מרקמות ההיפוקמפוס שנאספו שעה אחת לאחר רכישת OLM תת-הסף, שבמהלכה מוצרים הקשורים לפלסטיות סינפטית מווסתים (Carulli et al., 2011; Irvine et al., 2006; Wang & Peng, 2016), אשר עשוי לפצות על ההפחתה ו/או האובדן של הגורמים הנדרשים לשיפור ה-LTP שהתרחשו במהלך העיכוב בישיבה. לכן, הקלטות LTP מעכברים שלא עברו את רכישת OLM תת-הסף עשויות להניב תוצאות שמתאימות יותר לנתוני ההתנהגות שלנו. עם זאת, ההתמדה של LTP משופר בעכברים נקבות במהלך השהייה בישיבה ביחס לבקרה מרמזת על שמירה על יתרונות על תפקודים סינפטיים מהפעילות הגופנית הראשונית.

פעילות גופנית גורמת לביטוי ההיפוקמפוס של גורם נוירוטרופי שמקורו במוח (BDNF) כדי להקל על נוירופלסטיות ולמידה (Cotman et al., 2007; Cotman & Engesser-Cesar, 2002; Loprinzi & Frith, 2018; S. Vaynman et al., 2004). . איתות BDNF מקדם שינוי סינפטי מבני אשר בתורו מווסת שידור סינפטי ו-LTP (Kramár et al.,2004; Lu & Chow, 1999; Soulé et al., 2006). ביטוי של BDNF הוא חיוני להיווצרות ארוכת טווח (Bekinschtein et al., 2008; Lubin, 2011), ואינדוקציה של BDNF נדרשת לשיפור קוגניטיבי על ידי פעילות גופנית (Gomez-Pinilla et al., 2008; Intlekofer et al., 2013). יחד, BDNF הוא מנגנון פוטנציאלי העומד בבסיס השמירה על יתרונות הנגרמות על ידי פעילות גופנית אצל נשים. להפתעתנו, ביטוי Bdnf mRNA מרקמת ההיפוקמפוס שנאספה שעה לאחר בדיקת OLM לא היה שונה באופן משמעותי בין תנאי פעילות גופנית ובקרה בישיבה, מה שגרם לממצאים שלנו לא עולים בקנה אחד עם דיווחים אחרים המראים אינדוקציה משמעותית של Bdnf mRNA בהיפוקמפוס בעקבות פעילות רצונית בנשים (Berchtold et al. , 2001; Gallego et al., 2015; Uysal et al., 2014).

הממצאים שלנו לגבי LTP משופר בפעילות הגופנית למרות היעדר וויסות Bdnf של ההיפוקמפוס תואמים את זה של Titterness et al., (2011), המספק ראיות לכך שפעילות גופנית יכולה לשפר את החולדות הזכריות של DG LTPin ולהפחית את סף האינדוקציה של DG LTP בנקבות ב היעדר הרגולציה של BDNF. הערכת מסלול זמן של Bdnf mRNA בעקבות פעילות רצונית בחולדות זכרים חושפת וויסות-על סלקטיבי של אקסונים Bdnf רק לאחר 1d ו28d של פעילות גופנית אך לא 14d של פעילות גופנית (Adlard et al., 2004), מה שעולה בקנה אחד עם התצפית שלנו על חוסר השינוי ב- ביטוי Bdnf mRNA בהיפוקמפוס בעקבות פעילות גופנית של 14dof בעכברים נקבות. ברמת החלבון, דווח כי BDNF בהיפוקמפוס בחולדות זכרים גדל עם 7 ימים של פעילות גופנית וחוזר לקו הבסיס לאחר 14 יום של פעילות גופנית (Adlardet al., 2005). עם פעילות גופנית לטווח ארוך, רמות מוגברות של BDNF בוגר נצפות עם 8 חודשים של פעילות גופנית מרצון (Marlatt et al., 2012) אך לא 5 חודשי פעילות גופנית (Venezia et al., 2016).

למרות שלא בדקנו את רמות חלבון ה-BDNF בהיפוקמפוס במחקר שלנו, הנתונים שלנו, יחד עם המחקרים האמורים לעיל, מצביעים על כך שייתכן שלא יידרש וויסות-על מתמשך של BDNF כדי לשמור על היתרונות של פעילות גופנית, מה שיתמכו עוד יותר במנגנונים הדינמיים העומדים בבסיס היתרונות הנגרמות על ידי פעילות גופנית. ראוי גם לציין כי רקמת ההיפוקמפוס נאספה לכימות Bdnf במהלך אחזור זיכרון, לאחר מבחן OLM. היעדר ויסות עלייה של BDNF בין קבוצות עשוי לנבוע מ-Bdnf המושרה על ידי למידה (Hall et al., 2000). נקודת זמן זו מייצגת גם 2D לאחר השלמת לוח הזמנים של הפעילות הגופנית, ולכן, ייתכן שרמות Bdnf מוגברות היו חוזרות לקו הבסיס לאחר שבעלי חיים הפסיקו להתאמן. מחקרים עתידיים יכולים להעריך את מהלך הזמן של BDNFexpression בהיפוקמפוס הנשי בעקבות פעילות גופנית כדי לקדם את ההבנה שלנו כיצד היתרונות הנגרמות על ידי פעילות גופנית נשמרים לאורך זמן.

למיטב ידיעתנו, זהו המחקר הראשון שבחן את הדינמיקה הזמנית של פעילות גופנית על נוירופלסטיות וקוגניציה בעכברים נקבות. נתונים אלה תורמים להשערה של "חלון זיכרון מולקולרי" של יתרונות הנגרמות על ידי פעילות גופנית, שנקבעו על ידי סף פעילות גופנית, שבמהלכו היתרונות על נוירופלסטיות וקוגניציה נשמרים ומוכנים להפעלה מחדש על ידי גירויים עתידיים של פעילות גופנית. הנתונים שלנו גם מציעים שהיתרונות הנגרמות על ידי פעילות גופנית והמנגנונים הבסיסיים עשויים להיות שונים בין תת-אזורים שונים של ההיפוקמפוס. בהתחשב במכלול הראיות ההולך וגובר המדגיש את המעורבות של ויסות אפיגנטי בפלסטיות סינפטית וקוגניציה בתיווך פעילות גופנית (Fernandes et al., 2017; Intlekofer et al., 2013; Keizer & Wood, 2019), יתרונות הנגרמת על ידי פעילות גופנית עשויים להתקדם ולשמור על ידי מנגנונים אפיגנטיים. לפיכך, נדרשת עבודה נוספת כדי להבין כיצד פעילות גופנית מווסתת ושומרת על יתרונות קוגניטיביים אצל שני המינים. זה כולל בחינת היקף "חלון הזיכרון המולקולרי" של פעילות גופנית אצל נשים ואת המנגנונים הבסיסיים בשני המינים לפיתוח משטרי פעילות גופנית המועילים בצורה אופטימלית לבריאות המוח.

חומר משלים

עיין בגרסת האינטרנט ב-PubMed Central לחומר משלים.

תודות:

עבודה זו נתמכה על ידי מימון מהמכונים הלאומיים לבריאות (R01 DA047981/NIDA NIHHHS/ארצות הברית, R01 DA047981/NIDA NIH HHS/ארצות הברית, R01 NS083801/NINDS NIH HHS/UnitedStates, R01 AGNIA807 , R01 DA047441/NIDA NIH HHS/ארצות הברית, R21AG067613/NIA NIH HHS/ארצות הברית, F32 AG071209/NIA NIH HHS/ארצות הברית, NSF GRFP

אנו רוצים להודות לכל חברי מעבדת Wood על דיונים מדעיים וסיוע טכני. בנוסף, אנו רוצים להודות לחברי מעבדת קוטמן על דיונים מדעיים.

התייחסות:

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,& Limoli CL (2019). דאגות חדשות לתפקוד נוירוקוגניטיבי במהלך חשיפות בחלל עמוק לקרינת ניוטרונים כרונית, בשיעור מינון נמוך. ENeuro, 6(4), ENEURO.0094-19.2019.

2. Adlard PA, Perreau VM, & Cotman CW (2005). הביטוי המושרה על ידי פעילות גופנית של BDNF בתוך ההיפוקמפוס משתנה לאורך תוחלת החיים. נוירוביולוגיה של ההזדקנות, 26 (4), 511–520. 10.1016/J.NEUROBIOLAGING.2004.05.006 [PubMed: 15653179]

3. Adlard PA, Perreau VM, Engesser-Cesar C, & Cotman CW (2004). מהלך הזמן של אינדוקציה של mRNA וחלבון של גורם נוירוטרופי שמקורו במוח בהיפוקמפוס של חולדה בעקבות פעילות גופנית מרצון. מכתבי מדעי המוח, 363(1), 43–48. 10.1016/J.NEET.2004.03.058 [PubMed:15157993]

4.Adler NT, & Zoloth SR (1970). התנהגות זוגית יכולה לעכב הריון אצל חולדות. מדע, 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, & Prediger RDS(2011). התקפים קצרים של פעילות גופנית בעצימות מתונה משפרים למידה מרחבית וזיכרון בחולדות מזדקנות: מעורבות של פלסטיות ההיפוקמפוס באמצעות איתות AKT, CREB ו-BDNF. Mechanisms of Aging and Development, 132(11-12), 560-567. 10.1016/J.MAD.2011.09.005[PubMed: 21983475]

6.Aguiar AS, Speck AE, Amaral IM, Canas PM, ו-Cunha RA (2018). פער המין בפעילות הגופנית וההשפעה של מחזור הייחום על ביצועי האימון בעכברים. דוחות מדעיים 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). מבנה גן BDNF של עכברים וחולדות נבחנו מחדש. Journal of Neuroscience Research, 85(3), 525–535. 10.1002/JNR.21139[PubMed: 17149751]

8. Ajayi AF, & Akhigbe RE (2020). שלב של מחזור הייחום ואינדוקציה של מכרסמים לא ניסויים: עדכון. מחקר ותרגול פוריות 2020 6:1, 6(1), 1–15. 10.1186/S40738-020-00074-3.

9.Alomari MA, Khabour OF, Alzoubi KH, & Alzubi MA (2013). תרגילים מאולצים ורצוניים משפרים באותה מידה את זיכרון הלמידה המרחבי ואת רמות ה-BDNF בהיפוקמפוס. חקר מוח התנהגותי, 247, 34–39. 10.1016/J.BBR.2013.03.007 [PubMed: 23499703]

10.Anantharaman-Barr HG, & Decombaz J (1989). ההשפעה של ריצת גלגלים ומחזור יציאות על הוצאת אנרגיה בחולדות נקבות. Physiology & Behavior, 46(2), 259–263.10.1016/0031-9384(89)90265-5 [PubMed: 2602468]

For more information:1950477648nn@gmail.com