導言：運動技能學習是日常生活的基礎，由皮層、丘腦、基底神經節、腦幹、小腦和脊髓等神經網絡調節。神經元和神經膠質的可塑性對運動技能的學習都是至關重要的，而這種可塑性的破壞會導致運動能力的喪失。有氧體育鍛煉能提高獲得新運動技能的能力，並可作為許多運動障礙的治療手段，但其作用的基礎尚不清楚。
醫生們不斷地向我們強調運動的諸多好處。能量、情緒、睡眠和運動技能都可以通過定期的健身計劃得到改善，例如跑步等活動。這在COVID-19大流行時期變成特別令人感興趣的問題。
但是在這些健康狀況改善的過程中，大腦會發生什麼呢?有這些益處的潛在的神經系統變化還不清楚。
現在，助理項目科學家李惠泉（Hui-quan Li）和加州大學聖地亞哥分校的著名教授尼克·斯皮策（Nick Spitzer）已經確定了持續鍛鍊後的關鍵神經系統的改變。李和斯皮策發現，通過比較運動和不運動的老鼠大腦，特定的神經元會在運動後改變它們的化學信號，即神經遞質，從而提高學習運動技能的能力。
神經生物學生物科學部阿特金森家族主席、卡夫利腦與心智研究所所長斯皮策表示，“這項研究為我們擅長需要運動技能的事情提供了新的視角，並提供了關於這些技能實際上是如何習得的信息。”
這項研究的結果在5月4日發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜誌上。
斯皮策的實驗室在成年哺乳動物的大腦中發現了神經遞質轉換，並領導了一項開創性的研究，研究神經元在持續刺激下改變其遞質特性的能力，這通常會導致行為的改變。斯皮策和他的同事們在進行了描述抑鬱症中神經遞質轉換的研究之後，開始將注意力轉向這種轉換如何與健康狀況相關。
李說，這些結果強調了運動的重要性，即使是在目前大流行隔離在家的情況下。
李表示，“這項研究表明，大腦增加更多的可塑性是有好處的，對於那些想要加強運動技能學習的人來說，做一些運動來促進這種對大腦有益的可塑性可能是有用的。如果你希望不呆在家裡的時候學習並享受衝浪或攀巖等富有挑戰性的運動，現在在跑步機上跑步或在家練習瑜伽都是不錯的選擇。”
持續跑步可以提高運動技能的學習
在這項新的研究中，李和斯皮策將完成了一週滾輪運動的老鼠和沒有滾輪運動的老鼠進行了比較。他們發現，運動組比不運動組獲得了一些要求很高的運動技能，如停留在旋轉杆上或比不運動組更快地越過平衡木。
當對跑步小鼠的大腦進行檢測時，發現大腦區域的一組神經元，即調節運動協調的尾橋腦核(cPPN)，將神經遞質從乙酰膽鹼轉換為GABA。
為了證實他們的發現，研究人員使用分子工具來阻止運動後新發現的遞質開關。他們發現，這些小鼠的運動技能學習的增強被阻止了。基於他們的發現，研究人員提出了一個新的模型，在該模型中，cPPN興奮性膽鹼能神經元向抑制性GABA神經元的轉化能夠提供反饋控制，調節運動協調和技能學習。
研究人員表示，這一發現可能會導致神經遞質轉換導致關鍵的運動技能改變的進一步發現。研究人員想測試一些想法，比如神經遞質是否可以被有意地轉換以提高運動技能，即使不鍛鍊。 他們還計劃開展一項研究，看看運動是否也能讓神經系統疾病患者從運動技能學習中受益。
作者在論文中總結道“我們認為，神經遞質轉換為持續跑步的益處提供了基礎，為運動障礙的臨床治療提供了目標。”
斯皮策說:“隨著對這一機制的理解，就有了操縱和利用它以實現進一步的有益目的。對受傷或患病的人來說，這可能是扭轉局面的一種方式……來進一步刺激神經系統。”
參考：
【1】https://medicalxpress.com/news/2020-05-boosts-motor-skill-brain-transmitters.html
【2】https://www.nature.com/articles/s41467-020-16053-7
【Nature子刊】新發現：獨特的葡萄糖感應神經元可調節血糖
【Science Advances】持久而低毒性的抗菌肽可抵抗“超級細菌”肺部感染
【Science】SARS-CoV-2可感染腸道細胞並在其內繁殖
【Nature】新發現：錳催化劑有助於探索神奇的甲基效應
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