Tyrėjai atrado pelių žarnų į smegenis kelią, kuris padidina pratimų efektyvumą.

Remiantis tyrimu, paskelbtu m gamtaVadovauja Perelmano medicinos mokyklos mokslininkai Pensilvanijos universitetasTam tikros žarnyno bakterijos gali suaktyvinti nervus žarnyne, kad padidėtų motyvacija mankštintis. Tyrimas su pelėmis nustatė kelią iš žarnyno į smegenis, paaiškinantį, kaip šios bakterijos gali pagerinti pratimų efektyvumą.

Tyrimas parodė, kad laboratorinių pelių grupės bėgimo skirtumai daugiausia atsirado dėl tam tikrų bakterijų rūšių buvimo geresnių pelių žarnyne. Tyrėjai nustatė, kad šis poveikis yra susijęs su mažomis molekulėmis, vadinamomis metabolitais, kurias gamina šios bakterijos. Šie metabolitai aktyvina jutimo nervus žarnyne, o tai savo ruožtu padidina aktyvumą smegenų srityje, kuri kontroliuoja motyvaciją fizinio krūvio metu.

„Jei galime patvirtinti, kad panašus kelias egzistuoja žmonėms, tai galėtų būti veiksmingas būdas padidinti žmonių mankštą, kad būtų pagerinta bendra sveikata“, – sakė vyresnysis tyrimo autorius Christophas Theissas, PhD, mikrobiologijos docentas. Penn Medicine.

Theis ir jo kolegos atliko tyrimą, siekdami plačiai pažvelgti į veiksnius, lemiančius pratimų atlikimą. Jie suskirstė genetiškai skirtingų pelių genomus, žarnyno bakterijų tipus, kraujo metabolitus ir kitus duomenis. Tada jie išmatavo, kiek kasdien savanoriškai važinėja gyvūnai, taip pat jų ištvermę.

Tyrėjai analizavo šiuos duomenis naudodami mašininį mokymąsi, ieškodami pelių savybių, kurios galėtų geriausiai paaiškinti reikšmingus gyvūnų bėgimo skirtumus. Jie nustebo, kad genai nulėmė tik nedidelę šių veiklos skirtumų dalį, o žarnyno bakterijų populiacijų skirtumai atrodė žymiai svarbesni. Tiesą sakant, jie pastebėjo, kad skiriant pelėms plataus spektro antibiotikų, skirtų atsikratyti jų žarnyno bakterijų, pelių bėgimas sumažėjo beveik perpus.

Galiausiai, daugelį metų trukusio mokslinio tyrimo procese, kuriame dalyvavo daugiau nei tuzinas atskirų laboratorijų Pensilvanijoje ir kitur, mokslininkai nustatė, kad dviejų tipų bakterijos buvo glaudžiai susijusios su geresniu našumu. tiesiosios žarnos Eubacterium Ir Coprococcus eutactusgamina metabolitus, vadinamus liposomomis[{” attribute=””>acid amides (FAAs). The latter stimulates receptors called CB1 endocannabinoid receptors on gut-embedded sensory nerves, which connect to the brain via the spine. The stimulation of these CB1 receptor-studded nerves causes an increase in levels of the neurotransmitter dopamine during exercise, in a brain region called the ventral striatum.

The striatum is a critical node in the brain’s reward and motivation network. The researchers concluded that the extra dopamine in this region during exercise boosts performance by reinforcing the desire to exercise.

“This gut-to-brain motivation pathway might have evolved to connect nutrient availability and the state of the gut bacterial population to the readiness to engage in prolonged physical activity,” said study co-author, J. Nicholas Betley, Ph.D., an associate professor of Biology at the University of Pennsylvania’s School of Arts and Sciences. “This line of research could develop into a whole new branch of exercise physiology.”

The findings open up many new avenues of scientific investigation. For example, there was evidence from the experiments that the better-performing mice experienced a more intense “runner’s high”—measured in this case by a reduction in pain sensitivity—hinting that this well-known phenomenon is also at least partly controlled by gut bacteria. The team now plans further studies to confirm the existence of this gut-to-brain pathway in humans.

Apart from possibly offering cheap, safe, diet-based ways of getting ordinary people running and optimizing elite athletes’ performance, he added, the exploration of this pathway might also yield easier methods for modifying motivation and mood in settings such as addiction and depression.

Reference: “A microbiome-dependent gut–brain pathway regulates motivation for exercise” by Lenka Dohnalová, Patrick Lundgren, Jamie R. E. Carty, Nitsan Goldstein, Sebastian L. Wenski, Pakjira Nanudorn, Sirinthra Thiengmag, Kuei-Pin Huang, Lev Litichevskiy, Hélène C. Descamps, Karthikeyani Chellappa, Ana Glassman, Susanne Kessler, Jihee Kim, Timothy O. Cox, Oxana Dmitrieva-Posocco, Andrea C. Wong, Erik L. Allman, Soumita Ghosh, Nitika Sharma, Kasturi Sengupta, Belinda Cornes, Nitai Dean, Gary A. Churchill, Tejvir S. Khurana, Mark A. Sellmyer, Garret A. FitzGerald, Andrew D. Patterson, Joseph A. Baur, Amber L. Alhadeff, Eric J. N. Helfrich, Maayan Levy, J. Nicholas Betley and Christoph A. Thaiss, 14 December 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05525-z

The study was funded by the National Institutes of Health, the Pew Charitable Trust, the Edward Mallinckrodt, Jr. Foundation, the Agilent Early Career Professor Award, the Global Probiotics Council, the IDSA Foundation, the Thyssen Foundation, the Human Frontier Science Program, and Penn Medicine, including the Dean’s Innovation Fund.