Satu kajian terbaru menjelaskan bagaimana senaman meningkatkan fungsi otak dengan menyelidik peranan saraf dalam komunikasi antara otot dan otak. Diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences, kajian ini menunjukkan bahawa otot melepaskan molekul yang menyokong komunikasi dan perkembangan sel otak. Pengeluaran ini sebahagiannya dipengaruhi oleh isyarat daripada saraf yang memberitahu otot untuk bergerak. Temuan ini membantu menjelaskan hubungan kompleks antara senaman, fungsi otot, dan kesihatan otak.
Sejak dahulu, telah diketahui bahawa apabila otot aktif semasa bersenam, ia akan melepaskan molekul ke dalam aliran darah yang memberi kesan positif kepada sel otak. Molekul ini, seperti hormon dan vesikel kecil yang mengandungi RNA, membantu sel-sel otak membentuk sambungan yang lebih kuat dan berkomunikasi dengan lebih berkesan.
Walau bagaimanapun, peranan saraf dalam memicu pergerakan otot dalam proses ini masih kurang difahami. Kita semua tahu bahawa dengan meningkatnya usia atau akibat kecederaan dan penyakit, sambungan saraf ke otot cenderung hilang. Kehilangan bekalan saraf ini boleh menyebabkan otot runtuh dan menyumbang kepada kerosakan organ yang lebih luas, termasuk otak.
Para penyelidik berusaha untuk memahami bagaimana isyarat saraf ke otot mempengaruhi pelepasan molekul yang menyokong fungsi otak. Mereka berharap dapat mengenal pasti cara untuk memelihara atau meningkatkan hubungan ini, terutamanya bagi golongan yang lebih tua atau mereka yang mengalami penyakit otot saraf. Jika berjaya, penemuan ini berpotensi menjadi asas untuk merawat interaksi otot-otak, membantu orang mengekalkan fungsi kognitif walaupun kehilangan jisim otot dan sambungan saraf.
Untuk menyelidik peranan isyarat saraf, penyelidik membuat dua model tisu otot berbeza: satu yang termasuk sel saraf dan satu yang tidak. Ini membolehkan mereka membandingkan kedua-duanya dan menentukan bagaimana kehadiran saraf mempengaruhi kemampuan otot untuk melepaskan molekul yang bermanfaat untuk otak.
Tisu otot diletakkan dalam piring makmal, di mana satu kumpulan menerima sel saraf, membolehkan otot dan sel saraf berhubung seperti yang berlaku dalam badan. Sambungan ini dikenali sebagai persimpangan neuromuscular. Kumpulan kedua ditinggalkan tanpa sel saraf. Setelah menubuhkan dua kumpulan ini, para penyelidik merangsang otot yang disambungkan dengan saraf menggunakan glutamat, neurotransmitter yang membawa isyarat dalam otak dan sistem saraf, untuk meniru rangsangan yang biasanya diterima oleh otot semasa bersenam.
Para penyelidik kemudian mengukur jumlah dan jenis molekul yang dikeluarkan oleh otot ke dalam cecair sekeliling. Mereka meneliti dua jenis molekul khusus: hormon seperti irisin yang dikenali memberi kesan baik kepada otak dan vesikel ekstraselular, partikel kecil yang mengandungi RNA dan muatan molekul lain. Dan guess what? Otot yang disambungkan dengan saraf mengeluarkan lebih banyak molekul yang bermanfaat untuk otak dibandingkan dengan otot tanpa saraf!
Salah satu penemuan penting adalah bahawa otot yang disambungkan dengan saraf menghasilkan lebih banyak hormon irisin, yang terbukti memberi manfaat kepada fungsi otak dengan membantu pembentukan sel otak baru. Irisin ini boleh melintasi penghalang otak-darah dan mendukung neurogenesis — proses pembentukan sel otak baru.
Lebih menarik lagi, otot yang disambungkan juga melepaskan pelbagai vesikel ekstraselular yang membawa kepingan RNA yang berkaitan dengan perkembangan otak dan komunikasi neuron. Vesikel ini memainkan peranan penting dalam membantu sel otak membentuk sambungan yang lebih kuat.
Apabila otot yang disambungkan saraf dirangsang dengan glutamat, pelepasan irisin dan vesikel ekstraselular meningkat lebih banyak lagi. Kepingan RNA dalam vesikel tersebut lebih pelbagai, menunjukkan bahawa isyarat dari saraf bukan sahaja meningkatkan jumlah molekul yang dikeluarkan tetapi juga memperkayakan muatan molekuler, menjadikannya lebih bermanfaat untuk fungsi otak.
Ini menunjukkan betapa pentingnya isyarat saraf dalam memperkuat komunikasi antara otot dan otak. Ketika kita semakin tua atau akibat kecederaan, sambungan saraf ini akan berkurangan, yang menghalang otot kita dari melepaskan molekul sokongan otak, dan ini mungkin menyumbang kepada masalah kognitif.
Walaupun kajian ini memberi lebih banyak pemahaman mengenai peranan saraf, terdapat beberapa batasan. Pertama, percubaan dilakukan menggunakan tisu otot yang ditanam di makmal, yang walaupun berguna, tidak dapat meniru sepenuhnya persekitaran kompleks tubuh yang hidup. Kajian lanjut perlu diuji pada haiwan hidup dan akhirnya pada manusia.
Ke depan, para penyelidik merancang untuk menyelidik mekanisme halus di persimpangan antara sel saraf dan sel otot. Mereka ingin menentukan sama ada isyarat saraf secara langsung mempengaruhi penghasilan faktor penguat otak atau lebih kepada pengaturan pelepasannya. Pengetahuan ini boleh membantu merumuskan terapi sasaran untuk individu dengan penyakit otot saraf atau kehilangan otot yang berkaitan dengan usia.
Pasukan ini juga bercadang untuk menggunakan model otot makmal mereka sebagai platform untuk penghasilan molekul bermanfaat untuk otak. Dengan mensimulasikan senaman dalam makmal, mereka berharap dapat memahami cara terbaik untuk meningkatkan pelepasan molekul ini, yang mungkin membuka jalan untuk rawatan baru yang meniru manfaat senaman bagi orang yang tidak dapat bersenam akibat kecederaan atau penyakit.
Kajian ini, “Neuronal innervation regulates the secretion of neurotrophic myokines and exosomes from skeletal muscle,” ditulis oleh sekumpulan penyelidik yang hebat.