Forte aumento del numero di nuovi neuroni nell'ippocampo di topo dopo sei settimane di corsa. Le cellule marrone sono nuovi neuroni, più numerosi nei topi attivi rispetto a quelli sedentari, e le cellule blu sono neuroni maturi. (Foto: Laboratorio Gould)L'attività fisica riorganizza il cervello in modo da ridurre la sua risposta allo stress, riducendo la probabilità dell'ansia di interferire con la funzione normale del cervello, secondo un gruppo di ricerca basato all'Università di Princeton.
I ricercatori riferiscono sul Journal of Neuroscience che quando dei topi, a cui si consente di fare esercizio regolare, sperimentano un fattore di stress (esposizione ad acqua fredda), il loro cervello esibisce un picco nell'attività dei neuroni che spengono l'eccitazione nell'ippocampo ventrale, una regione del cervello che si è dimostrata regolatrice dell'ansia.
Questi risultati risolvono potenzialmente una discrepanza nella ricerca relativa agli effetti dell'esercizio fisico sul cervello, e cioè che l'esercizio fisico riduce l'ansia ma promuove anche la crescita di nuovi neuroni nell'ippocampo ventrale. Poiché questi giovani neuroni sono in genere più eccitabili rispetto ai loro colleghi più maturi, l'esercizio fisico dovrebbe tradursi in maggiore, non minore, ansia. I ricercatori guidati dalla Princeton, però, hanno scoperto che l'esercizio fisico rafforza anche i meccanismi che impediscono a queste cellule cerebrali di accendersi.
L'impatto specifico dell'attività fisica sull'ippocampo ventrale non è stato esplorato a fondo, scrive l'autore senior Elizabeth Gould, professore Dorman T. Warren di Psicologia della Princeton. Nel farlo, i componenti del laboratorio della Gould hanno individuato cellule cerebrali e regioni importanti per la regolazione dell'ansia, che possono aiutare gli scienziati a capire meglio e a trattare i disturbi umani da ansia, ha detto.
Da un punto di vista evolutivo, la ricerca mostra anche che il cervello può essere estremamente adattabile e capace di modellare i propri processi sugli stili di vita o sull'ambiente dell'organismo, spiega la Gould. Le creature meno in forma fisicamente possono avere un vantaggio adattativo da una maggiore probabilità di comportamento ansioso. L'ansia spesso si manifesta in un comportamento di fuga, ed evitare le situazioni potenzialmente pericolose aumenta la probabilità di sopravvivenza, in particolare per coloro meno in grado di rispondere con una reazione di "lotta o fuga", ha detto.
"Capire come il cervello regola il comportamento ansioso ci dà indizi potenziali sull'aiuto richiesto dalle persone con disturbi d'ansia. Ci dice anche qualcosa sul modo in cui il cervello si modifica per rispondere in modo ottimale al suo ambiente", spiega la Gould, che è anche professore al Princeton Neuroscience Institute.
La ricerca faceva parte della tesi di laurea del primo autore Timothy Schoenfeld, ora post-dottorato all'Istituto Nazionale di Salute Mentale, e era anche parte del progetto di tesi di laurea del co-autore Brian Hsueh, ora studente MD/Ph.D. alla Stanford University. Il progetto includeva anche i co-autori Pedro Rada e Pedro Pieruzzini, entrambi dell'Università di Los Andes in Venezuela.
Per gli esperimenti, ad un gruppo di topi è stato dato accesso illimitato a una ruota girevole, al contrario di un secondo gruppo che non poteva farlo. Come corridori naturali, i topi possono fare fino a 4 chilometri alla notte quando hanno accesso ad un cilindro rotante, dice la Gould. Dopo sei settimane, i topi sono stati esposti all'acqua fredda per un breve periodo di tempo.
Il cervello dei topi attivi e sedentari si è comportato in modo diverso non appena è apparso il fattore di stress, come dimostra l'analisi. Solo nei neuroni dei topi sedentari, l'acqua fredda ha stimolato un incremento delle "geni primitivi immediati", o geni di breve durata che si trasformano rapidamente quando si accende un neurone. La mancanza di questi geni nei neuroni dei topi attivi suggerisce che le loro cellule cerebrali non sono passate subito allo stato eccitato in risposta al fattore stressante.
Al contrario, il cervello del topo corridore mostra ogni segno di controllare la reazione, in una misura non visibile nel cervello di un topo sedentario. C'è un impulso all'attività dei neuroni inibitori noti per tenere sotto controllo i neuroni eccitabili. Allo stesso tempo, i neuroni in questi topi hanno rilasciato una maggiore quantità del neurotrasmettitore acido gamma-amminobutirrico, o GABA, che tarpa l'eccitazione neurale. Nei corridori era presente in quantità elevata anche della proteina che impacchetta i GABA in piccoli baccelli da viaggio conosciuti come vescicole, da rilasciare nella sinapsi.
L'effetto di riduzione dell'ansia da parte dell'esercizio fisico si è annullato quando i ricercatori hanno bloccato il recettore GABA che calma l'attività dei neuroni nell'ippocampo ventrale. I ricercatori hanno utilizzato il prodotto chimico bicuculine, usato nella ricerca medica per bloccare i recettori GABA e simulare l'attività cellulare sottostante l'epilessia. In questo caso, quando è applicato all'ippocampo ventrale, il prodotto chimico blocca gli effetti ammorbiditi dei GABA nei topi attivi.
Fonte: Princeton University.
Riferimento: T. J. Schoenfeld, P. Rada, P. R. Pieruzzini, B. Hsueh, E. Gould. Physical Exercise Prevents Stress-Induced Activation of Granule Neurons and Enhances Local Inhibitory Mechanisms in the Dentate Gyrus. Journal of Neuroscience, 2013; 33 (18): 7770 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5352-12.2013
Pubblicato in Science Daily (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.
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