Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Ćwiczenia błyskawicznie zmieniają ekspresję genów
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Zdrowie i uroda
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W jaki sposób mózg decyduje, jak najlepiej poruszać naszym ciałem? Okazuje się, że dla układu nerwowego to spore wyzwanie, gdyż mamy setki mięśni, które muszą być koordynowane setki razy na sekundę, a liczba możliwych wzorców koordynacji, z których musi wybierać mózg, jest większa niż liczba ruchów na szachownicy, mówi profesor Max Donelan z kanadyjskiego Simon Fraser University. Donelan i jego zespół badali, w jaki sposób ciało adaptuje się d nowych ruchów. A ich badania mogą mieć znaczenie zarówno dla treningu sportowców, jak i rehabilitacji niepełnosprawnych.
Naukowcy zauważają, że bardzo często doświadczamy zmian zarówno w naszym organizmie, jak i w środowisku zewnętrznym. Być może lubisz biegać w niedzielę rano, Twoje mięśnie będą tym bardziej zmęczone im dłuższy dystans przebiegniesz. A może w czasie wakacji biegasz po plaży, gdzie podłoże jest luźne i nierówne w porównaniu z chodnikiem, po którym codziennie chodzisz. Od dawna jesteśmy w stanie rejestrować zmiany w sposobie poruszania się, ale dotychczas chyba nie docenialiśmy, w jaki sposób nasz organizm do takich zmian się adaptuje, stwierdza Donelan.
Chcąc przyjrzeć się tym zmianom kanadyjscy neurolodzy podjęli współpracę z inżynierami z Uniwersytetu Stanforda, którzy specjalizują się w tworzeniu egzoszkieletów.
Badania kanadyjsko-amerykańskiego zespołu przyniosły bardzo interesujące wyniki. Okazało się, że system nerwowy, ucząc się wzorców koordynacji nowych ruchów, najpierw rozważa i sprawdza wiele różnych wzorców. Stwierdzono to, mierząc zmienność zarówno samego ruchu ciała jako takiego, jak i ruchów poszczególnych mięśni i stawów. W miarę, jak układ nerwowy adaptuje się do nowego ruchu, udoskonala go, a jednocześnie zmniejsza zmienność. Naukowcy zauważyli, że gdy już nasz organizm nauczy się nowego sposobu poruszania się, wydatek energetyczny na ten ruch spada aż o 25%.
Z analiz wynika również, że organizm odnosi korzyści zarówno z analizy dużej liczby możliwych wzorców ruchu, jak i ze zmniejszania z czasem liczby analizowanych wzorców. Zawężanie poszukiwań do najbardziej efektywnych wzorców pozwala bowiem na zaoszczędzenie energii.
Zrozumienie, w jaki sposób mózg szuka najlepszych sposobów poruszania ciałem jest niezwykle ważne zarówno dla ultramaratończyka, przygotowującego się do biegu w trudnym terenie, jak i dla pacjenta w trakcie rehabilitacji po uszkodzeniu rdzenia kręgowego czy wylewu. Na przykład trener, który będzie wiedział, w którym momencie organizm jego podopiecznego zaadaptował się do nowego programu treningowego, będzie wiedział, kiedy można wdrożyć kolejne nowe elementy. A twórcy egzoszkieletów pomagających w rehabilitacji dowiedzą się, w którym momencie można przed pacjentem postawić nowe zadania, bo dobrze opanował wcześniejsze.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdy starsi ludzie pozostają fizycznie aktywni, w ich mózgach znajduje się więcej protein tworzących połączenia pomiędzy neuronami. Dzięki temu, zachowują tez sprawność umysłową. Zwiększoną ilość wspomnianych białek zaobserwowano podczas autopsji nawet w mózgach osób, które były pełne toksycznych protein powiązanych z chorobą Alzheimera i innymi chorobami neurodegeneracyjnymi.
"Jako pierwsi wykorzystaliśmy tego typu dane, by wykazać, że regulacja protein w synapsach jest powiązana z aktywnością fizyczną i to właśnie ona może być przyczyną pozytywnych skutków ćwiczeń fizycznych w starszym wieku, które możemy obserwować", powiedziała główna autorka badań, profesor Kaitlin Casaletto z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco (UCSF).
Badania Casaletto i jej grupy opierały się na danych pozyskanych w ramach Memory and Aging Project prowadzonego na Rush University w Chicago. W ramach tego projektu śledzono poziom aktywności fizycznej u starszych ludzi, którzy zgodzili się oddać po śmierci swoje mózgi do badań. Dlatego też uczeni z UCSF mogą pochwalić się przeprowadzeniem wyjątkowych badań na ludziach. Dotychczas bezpośredni związek pomiędzy aktywnością fizyczną a zdolnościami poznawczymi mogliśmy obserwować w ten sposób na myszach.
Utrzymanie stabilnych połączeń pomiędzy neuronami może być kluczowym elementem ochrony przed demencją. To synapsy są tym miejscem, które decydują o naszych zdolnościach poznawczych. A utrzymanie aktywności fizycznej, co jest bardzo łatwe, może pomóc w poprawieniu funkcjonowania synaps, stwierdza Casaletto.
Naukowcy nie tylko zauważyli, że dzięki aktywności fizycznej poprawia się jakość synaps, ale – ku ich zdumieniu – okazało się, że dobroczynne skutki wykraczają daleko poza hipokamp i dotyczą też innych obszarów mózgu. "Być może aktywność fizyczna ma pozytywny wpływ na cały mózg, wspierając i utrzymując prawidłowe funkcjonowanie protein odpowiedzialnych za wymianę sygnałów między synapsami", dodaje współautor badań, profesor William Honer z University of British Columbia.
W mózgach większości osób starszych dochodzi do akumulacji białek tau i beta-amyloidu. To toksyczne proteiny powiązane z chorobą Alzheimera. Obecnie uważa się, że najpierw pojawia się beta-amyloid, a następnie tau i dochodzi do uszkodzeń synaps oraz neuronów. Casaletto już podczas wcześniejszych badań zauważyła, że u starszych osób z bardziej spójnymi połączeniami między synapsami – niezależnie od tego, czy badania były wykonywane z płynu mózgowo-rdzeniowego pobranego od żywych pacjentów, czy na podstawie autopsji mózgu – toksyczne działanie beta-amyloidu i białek tau było osłabione.
Uczona podsumowuje, że biorąc pod uwagę oba wspomniane badania, widać, jak ważne jest utrzymywanie aktywności fizycznej w starszym wieku.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Nasz siedzący tryb życia okrada nas z tego, co najcenniejsze w fizycznej aktywności – olbrzymiego zróżnicowania mechanizmów naprawczych, które ciągle reperują miniaturowe uszkodzenia organizmów u łowców-zbieraczy i społeczności rolniczych. Brak tych mechanizmów staje się coraz bardziej szkodliwy i dotkliwy w miarę, jak stajemy się coraz starsi. Dlatego też biolog ewolucyjny Daniel Lieberman z Uniwersytetu Harvarda zachęca, by wraz z upływem lat utrzymywać wysoki poziom aktywności fizycznej.
Profesor Lieberman porównał czas życia w zdrowiu oraz poziom aktywności fizycznej przedstawicieli uprzemysłowionego zachodniego społeczeństwa – Amerykanów – i społeczności nieuprzemysłowionych. Uczony mówi, że łowcy-zbieracze przez całe życie są bardziej aktywni fizycznie od ludzi Zachodu, ale szczególnie staje się to widoczne w miarę, jak przybywa nam lat. Z wiekiem przeciętny człowiek naszej cywilizacji zwalnia, staje się coraz mniej aktywny. Dlatego też w starszym wieku jesteśmy od 6 do 10 razy mniej aktywni niż nasi równolatkowie ze społeczności łowiecko-zbierackich. Co więcej, oni często zwiększają wówczas swoją aktywność i znacznie dłużej cieszą się dobrym zdrowiem niż my.
Wyewoluowaliśmy tak, by w miarę starzenia się być bardzo aktywni fizycznie. W społecznościach łowiecko-zbierackich nie ma czegoś takiego jak emerytura. Pracuje się do końca życia. Nie ma weekendów czy wakacji, zauważa Lieberman.
U łowców-zbieraczy zachodzi odwrotny proces niż u nas. Babcie są tam bardziej aktywne niż matki. Kobiety, które już odchowały swoje dzieci, zwiększają swoją aktywność fizyczną. Więcej czasu poświęcają na zbieranie żywności. Babcie spędzają na tej czynności 4 do 8 godzin na dobę, natomiast matki od 2 do 5 godzin. Organizm zmuszany do ciągłego wysiłku fizycznego musi przeznaczać sporo energii na ciągłe naprawy różnego rodzaju mikrouszkodzeń, naderwanych mięśni, przeciążonych stawów.
Wysiłek fizyczny powoduje wydzielanie się antyoksydantów, substancji przeciwzapalnych, poprawia przepływ krwi. Z kolei procesy związane z naprawą komórek i DNA zmniejszają ryzyko alzheimera, cukrzycy, nowotworów, depresji czy osteoporozy.
Ewolucyjnie jesteśmy przygotowani do tego, by na starość być aktywnymi fizycznie. Dzięki temu mamy sprawne mechanizmy reperujące ciało, co pomaga w przeciwdziałaniu negatywnym skutkom starzenia się. Nigdy nie ewoluowaliśmy tak, by być nieaktywni. Jeśli więc prowadzimy siedzący tryb życia, te mechanizmy naprawcze nie działają w takim zakresie, jak wówczas, gdy jesteśmy aktywni, mówi uczony.
Lieberman mówi, że na pomysł zastanowienia się nad źródłami współczesnej kultury ćwiczeń fizycznych wpadł, gdy prowadził badania wśród nieuprzemysłowionych plemion. Ludzie ci najczęściej byli sprawniejsi fizycznie od ludzi Zachodu, ale zawsze reagowali zdziwieniem na pytanie o ćwiczenia i trening. Kiedyś zapytał przedstawiciele plemienia, które znane jest z wytrzymałości w bieganiu, o trening. Ten ze zdziwieniem zapytał go, po co ktoś miałby biegać, jeśli nie musi. Trening fizyczny to dziwaczny pomysł współczesnego Zachodu. Ich treningiem jest ich życie. Są aktywni fizycznie, gdyż muszą ciągle przemierzać góry i doliny, są rolnikami. W badanej przeze mnie części świata nikt nie wybiera się na kilkukilometrową przebieżkę, mimo że są bardzo dobrzy w bieganiu.
W trakcie swoich badań naukowiec zdał sobie sprawę, że trening fizyczny to koncepcja bogatego industrialnego Zachodu. Dla większości świata i przez większość historii ludzie ćwiczyli, gdyż musieli lub odnosili z tego konkretne korzyści.
Lieberman zauważył, że łowcy-zbieracze, którzy nie ulegną wypadkowi lub nie zachorują na poważną chorobę, żyją mniej więcej równie długo jak ludzie z Zachodu. Jest jednak pewna zasadnicza różnica. U nich długość życia w zdrowiu jest niemal równa całkowitej długości życia. Tymczasem na Zachodzie powszechny jest lęk o to, że ostatnie lata życia spędzimy jako schorowani zniedołężniali ludzie.
Dlatego też uczony zachęca, by w starszym wieku utrzymywać wysoki poziom aktywności fizycznej. I przytacza badania przeprowadzone wśród 21 000 absolwentów Uniwersytetu Harvarda. Wykazały one, że umiarkowane do intensywnych ćwiczeń fizycznych, w wyniku których spalamy co najmniej 2000 kalorii tygodniowo, znacząco obniża ryzyko zgonu. U osób w wieku 25–49 lat było ono o 21% niższe niż u niećwiczących, w wieku 50–59 lat taka aktywność zmniejszała ryzyko śmierci o 36%, a w wieku 70–84 lat odsetek ten rósł aż do 50%.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Danii i USA odkryli, że efekty ćwiczeń są różne, w zależności od tego, czy wykonuje się je rano, czy wieczorem. Na przykładzie myszy wykazali, że ćwiczenia na początku ciemnego okresu aktywności (to odpowiednik naszego poranka) skutkują większą odpowiedzią metaboliczną mięśni szkieletowych, zaś te wykonywane na początku jasnej fazy spoczynku (naszego wieczora) zwiększają wydatkowanie energii przez dłuższy czas.
Wydaje się, że istnieją dość istotne różnice w zakresie efektów ćwiczeń wykonywanych rano i wieczorem. Prawdopodobnie są one kontrolowane przez zegar biologiczny. Ćwiczenia poranne aktywują programy genowe w komórkach mięśniowych, sprawiając, że mogą one efektywniej metabolizować cukier i tłuszcz. Z kolei ćwiczenia wieczorne zwiększają wydatkowanie energii przez cały organizm w dłuższym okresie - wyjaśnia prof. Jonas Thue Treebak z Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research.
Naukowcy z Uniwersytetu w Kopenhadze i z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine mierzyli wpływ ćwiczeń na komórki mięśniowe, w tym odpowiedź transkrypcyjną i dot. metabolitów. Okazało się, że o wiele silniej oddziałują na nie ćwiczenia poranne i że zjawisko to jest kontrolowane przez centralny mechanizm obejmujący białko HIF1α, które jest ważnym regulatorem glikolizy podczas hipoksji (niedotlenienia).
Ponieważ poranne ćwiczenia wydają się zwiększać zdolność miocytów do metabolizowania cukrów i tłuszczu, akademicy interesują się nim ze względu na pacjentów z dużą nadwagą i cukrzycą typu 2.
Skoro jednak ćwiczenia wieczorne zwiększają wydatkowanie energii w godzinach następujących po aktywności fizycznej, wg Jonasa Thue Treebaka, trudno tak po prostu stwierdzić, że ćwiczenie rano jest bezsprzecznie lepsze od ćwiczeń wieczornych.
Na tej podstawie nie możemy z pełnym przekonaniem powiedzieć, co jest najlepsze: ćwiczenia rano czy wieczorem. Na tym etapie badań da się jedynie stwierdzić, że skutki tych ćwiczeń są różne. Musimy, oczywiście, przeprowadzić kolejne eksperymenty, które wskażą potencjalne mechanizmy leżące u podłoża zaobserwowanych korzystnych skutków. Chętnie rozszerzymy badania na ludzi, tak by ocenić, czy czasowane ćwiczenia mogą być wykorzystywane w terapii chorób metabolicznych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ironman, ultramaraton w Dolinie Śmierci czy wyścig Tour de France testują granice ludzkiej wytrzymałości. Niektórzy twierdzą, że granice te istnieją jedynie w głowie, jednak naukowcy właśnie określili, gdzie się one znajdują.
Uczeni z Duke University, badając wydatki energetyczne osób biorących udział w najbardziej wymagających wydarzeniach sportowych, stwierdzili, że u każdego człowieka występuje ten sam limit metaboliczny, czyli maksymalny poziom wysiłku, jaki może on długoterminowo wytrzymać. Okazuje się, że w przypadku wysiłku fizycznego trwającego całymi dniami, tygodniami i miesiącami, człowiek może spalać kalorie w tempie nie przekraczającym 2,5-krotności tempa spalania kalorii w czasie spoczynku.
Uczeni zauważyli, że nawet najlepiej wytrenowany ultramaratończyk nie jest w stanie przekroczyć tej granicy.
To definiuje możliwości fizyczne człowieka, mówi współautor badań, profesor antropologii ewolucyjnej Herman Pontzer.
Gdy przekraczamy wspomnianą granicę 2,5-krotności zużycia kalorii w spoczynku, organizm zaczyna rozkładać własne tkanki, by uzupełnić deficyt energii.
Naukowcy uważają, że granica wydolności jest określana przez zdolność jelit to przyswajania pokarmu. To zaś oznacza, że nawet jeślibyśmy więcej jedli podczas wzmożonego wysiłku, nie jesteśmy w stanie przesunąć tej magicznej granicy. Po prostu istnieje górny pułap kalorii, jakie może przyswoić nasz układ pokarmowy, mówi Pontzer.
W ramach swoich badań naukowcy przyjrzeli się grupie biegaczy biorących udział w 2015 Race Across the USA. To liczący niemal 5000 kilometrów bieg z Kalifornii do Waszyngtonu. Uczestnicy biegną przez 5 miesięcy pokonując co tydzień trasę 6 maratonów. Pod uwagę wzięto też inne wymagające energetycznie przedsięwzięcia, jak np. 100-milowe ultramaratony górskie czy ciążę.
Gdy przeanalizowano dane na temat wydatków energetycznych w czasie okazało się, że początkowy wysiłek metaboliczny był wysoki, jednak z czasem nieuchronnie spadał do poziomu 2,5-krotności wysiłku metabolicznego w czasie spoczynku i pozostawał na tym poziomie do końca. Naukowcy analizowali też próbki moczu pobrane od zawodników na początku i na końcu Race Across the USA. Okazało się,że po 20 tygodniach biegu sportowcy spalali dziennie o 600 kalorii mniej niż można się było tego spodziewać po długości przebytej trasy. To sugeruje, że organizm celowo ogranicza metabolizm, by utrzymać go na poziomie koniecznym do przetrwania.
To wspaniały przykład ograniczenia wydatkowania energii, gdzie organizm ma ograniczone możliwości odnośnie maksymalnych poziomów wysiłku przez dłuższy czas, mówi współautorka badań, Caitlin Thurber. Możemy biec sprintem przez 100 metrów, ale spokojnym tempem przebiegniemy wiele kilometrów, prawda? Ta zasada działa również tutaj, dodaje profesor Pontzer.
Analiza wydatków energetycznych we wszystkich przypadkach długotrwałego wysiłku dawała taki sam wykres w kształcie litery L. Niezależnie od tego czy analizowano podróż po mroźnej Antarktydzie, gdzie uczestnicy całymi dniami ciągnęli ważące setki kilogramów sanie, czy też odbywający się w upale Tour de France. Takie wyniki zaś stawiają pod znakiem zapytania pojawiające się wcześniej tezy, których autorzy wiązali wytrzymałość człowieka ze zdolnością do regulowania temperatury organizmu.
Co interesujące, maksymalne możliwe wydatki energetyczne wytrenowanych ultramaratończyków były jedynie nieco wyższe niż maksymalne poziomy metaboliczne kobiet w ciąży. To zaś sugeruje, że ten sam mechanizm, który ogranicza wydolność sportowców może wpływać na inne aspekty życia, jak na przykład na maksymalne rozmiary dziecka w łonie matki.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.