एक नए अध्ययन से पता चलता है कि जब मांसपेशियां काम करती हैं, तो वे न्यूरॉन्स को बढ़ने में मदद करती हैं

निष्कर्ष बताते हैं कि व्यायाम के जैव रासायनिक और शारीरिक प्रभाव तंत्रिकाओं को ठीक करने में मदद कर सकते हैं।

इसमें कोई संदेह नहीं है कि व्यायाम शरीर के लिए अच्छा होता है। नियमित गतिविधि न केवल मांसपेशियों को मजबूत करती है बल्कि हमारी हड्डियों, रक्त वाहिकाओं और प्रतिरक्षा प्रणाली को भी मजबूत कर सकती है।

अब, एमआईटी इंजीनियरों ने पाया है कि व्यायाम से व्यक्तिगत न्यूरॉन्स के स्तर पर भी लाभ हो सकता है। उन्होंने देखा कि जब व्यायाम के दौरान मांसपेशियां सिकुड़ती हैं, तो वे मायोकिन्स नामक जैव रासायनिक संकेतों का एक सूप छोड़ती हैं। इन मांसपेशियों से उत्पन्न संकेतों की उपस्थिति में, न्यूरॉन्स उन न्यूरॉन्स की तुलना में चार गुना आगे बढ़ गए जो मायोकिन्स के संपर्क में नहीं थे। इन सेलुलर-स्तरीय प्रयोगों से पता चलता है कि व्यायाम तंत्रिका विकास पर महत्वपूर्ण जैव रासायनिक प्रभाव डाल सकता है।

आश्चर्यजनक रूप से, शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि न्यूरॉन्स न केवल व्यायाम के जैव रासायनिक संकेतों पर बल्कि इसके शारीरिक प्रभावों पर भी प्रतिक्रिया करते हैं। टीम ने देखा कि जब न्यूरॉन्स को बार-बार आगे और पीछे खींचा जाता है, उसी तरह जैसे व्यायाम के दौरान मांसपेशियां सिकुड़ती और फैलती हैं, तो न्यूरॉन्स उतने ही बढ़ते हैं, जब वे मांसपेशियों के मायोकिन्स के संपर्क में आते हैं।

जबकि पिछले अध्ययनों ने मांसपेशियों की गतिविधि और तंत्रिका विकास के बीच एक संभावित जैव रासायनिक लिंक का संकेत दिया है, यह अध्ययन यह दिखाने वाला पहला अध्ययन है कि शारीरिक प्रभाव भी उतने ही महत्वपूर्ण हो सकते हैं, शोधकर्ताओं का कहना है। परिणाम, जो आज जर्नल में प्रकाशित हुए हैं उन्नत स्वास्थ्य देखभाल सामग्रीव्यायाम के दौरान मांसपेशियों और तंत्रिकाओं के बीच संबंध पर प्रकाश डाल सकता है, और क्षतिग्रस्त और बिगड़ती नसों की मरम्मत के लिए व्यायाम-संबंधी उपचारों की जानकारी दे सकता है।

“अब जब हम जानते हैं कि यह मांसपेशी-तंत्रिका क्रॉसस्टॉक मौजूद है, तो यह तंत्रिका चोट जैसी चीजों के इलाज के लिए उपयोगी हो सकता है, जहां तंत्रिका और मांसपेशियों के बीच संचार कट जाता है,” एमआईटी में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के यूजीन बेल कैरियर डेवलपमेंट सहायक प्रोफेसर रितु रमन कहते हैं। . “शायद अगर हम मांसपेशियों को उत्तेजित करते हैं, तो हम तंत्रिका को ठीक होने के लिए प्रोत्साहित कर सकते हैं, और उन लोगों को गतिशीलता बहाल कर सकते हैं जिन्होंने दर्दनाक चोट या न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों के कारण इसे खो दिया है।”

रमन नए अध्ययन के वरिष्ठ लेखक हैं, जिसमें एमआईटी के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग के एंजेल बू, फ़िरदौस अफ़ग़ा, निकोलस कास्त्रो, महीरा बावा, सोनिका कोहली, करीना शाह और ब्रैंडन रियोस और एमआईटी के कोच इंस्टीट्यूट फॉर इंटीग्रेटिव कैंसर के विंसेंट बट्टी शामिल हैं। अनुसंधान।

मांसपेशियों की बात

2023 में, रमन और उनके सहयोगियों ने बताया कि वे उन चूहों में गतिशीलता बहाल कर सकते हैं जिन्होंने दर्दनाक मांसपेशियों की चोट का अनुभव किया था, पहले चोट के स्थान पर मांसपेशी ऊतक को प्रत्यारोपित करके, फिर प्रकाश के साथ बार-बार उत्तेजित करके नए ऊतक का प्रयोग किया। समय के साथ, उन्होंने पाया कि प्रयोग किए गए ग्राफ्ट ने चूहों को अपने मोटर फ़ंक्शन को फिर से हासिल करने में मदद की, जिससे स्वस्थ चूहों की तुलना में गतिविधि स्तर तक पहुंच गया।

जब शोधकर्ताओं ने स्वयं ग्राफ्ट का विश्लेषण किया, तो यह सामने आया कि नियमित व्यायाम ने ग्राफ्टेड मांसपेशियों को कुछ जैव रासायनिक संकेतों का उत्पादन करने के लिए उत्तेजित किया जो तंत्रिका और रक्त वाहिका विकास को बढ़ावा देने के लिए जाने जाते हैं।

“यह दिलचस्प था क्योंकि हम हमेशा सोचते हैं कि तंत्रिकाएँ मांसपेशियों को नियंत्रित करती हैं, लेकिन हम यह नहीं सोचते कि मांसपेशियाँ तंत्रिकाओं से बात करती हैं,” रमन कहते हैं। “तो, हमने सोचना शुरू कर दिया कि मांसपेशियों को उत्तेजित करने से तंत्रिका विकास को बढ़ावा मिल रहा है। और लोगों ने जवाब दिया कि शायद यही मामला है, लेकिन एक जानवर में सैकड़ों अन्य कोशिका प्रकार होते हैं, और यह साबित करना वाकई मुश्किल है कि मांसपेशियों के कारण तंत्रिका अधिक बढ़ रही है , न कि प्रतिरक्षा प्रणाली या कोई और चीज़ इसमें भूमिका निभाती है।”

अपने नए अध्ययन में, टीम ने केवल मांसपेशियों और तंत्रिका ऊतक पर ध्यान केंद्रित करके यह निर्धारित करने के लिए निर्धारित किया कि क्या मांसपेशियों के व्यायाम करने से तंत्रिकाओं के बढ़ने पर कोई सीधा प्रभाव पड़ता है। शोधकर्ताओं ने चूहे की मांसपेशियों की कोशिकाओं को लंबे तंतुओं में विकसित किया, जो फिर एक चौथाई के आकार के परिपक्व मांसपेशी ऊतक की एक छोटी शीट बनाने के लिए आपस में जुड़ गईं।

टीम ने आनुवंशिक रूप से मांसपेशियों को प्रकाश की प्रतिक्रिया में सिकुड़ने के लिए संशोधित किया। इस संशोधन के साथ, टीम बार-बार प्रकाश चमका सकती है, जिससे प्रतिक्रिया में मांसपेशियां सिकुड़ जाती हैं, जो व्यायाम के कार्य की नकल करती है। रमन ने पहले एक अनोखा जेल मैट विकसित किया था जिस पर मांसपेशियों के ऊतकों को विकसित और व्यायाम किया जा सकता था। जेल के गुण ऐसे हैं कि यह मांसपेशियों के ऊतकों को सहारा दे सकता है और इसे फटने से रोक सकता है क्योंकि शोधकर्ताओं ने मांसपेशियों को व्यायाम करने के लिए प्रेरित किया है।

इसके बाद टीम ने आस-पास के घोल के नमूने एकत्र किए जिसमें मांसपेशियों के ऊतकों का व्यायाम किया गया था, यह सोचकर कि घोल में मायोकिन्स, विकास कारक, आरएनए और अन्य प्रोटीन का मिश्रण शामिल होना चाहिए।

रमन कहते हैं, “मैं मायोकिन्स को मांसपेशियों द्वारा स्रावित चीजों के जैव रासायनिक सूप के रूप में सोचूंगा, जिनमें से कुछ तंत्रिकाओं के लिए अच्छे हो सकते हैं और अन्य जिनका तंत्रिकाओं से कोई लेना-देना नहीं है।” “मांसपेशियां हमेशा मायोकिन्स का स्राव करती रहती हैं, लेकिन जब आप उनका व्यायाम करते हैं, तो वे अधिक मात्रा में स्रावित करती हैं।”

“व्यायाम औषधि के रूप में”

टीम ने मायोकिन समाधान को एक अलग डिश में स्थानांतरित कर दिया जिसमें मोटर न्यूरॉन्स शामिल थे – रीढ़ की हड्डी में पाए जाने वाली तंत्रिकाएं जो स्वैच्छिक आंदोलन में शामिल मांसपेशियों को नियंत्रित करती हैं। शोधकर्ताओं ने चूहों से प्राप्त स्टेम कोशिकाओं से न्यूरॉन्स विकसित किए। मांसपेशियों के ऊतकों की तरह, न्यूरॉन्स भी एक समान जेल मैट पर विकसित किए गए थे। न्यूरॉन्स को मायोकाइन मिश्रण के संपर्क में आने के बाद, टीम ने देखा कि वे तेजी से बढ़ने लगे, उन न्यूरॉन्स की तुलना में चार गुना तेजी से जिन्हें जैव रासायनिक समाधान नहीं मिला।

रमन कहते हैं, “वे बहुत दूर तक और तेजी से बढ़ते हैं, और इसका प्रभाव बहुत तत्काल होता है।”

व्यायाम-प्रेरित मायोकिन्स की प्रतिक्रिया में न्यूरॉन्स कैसे बदल गए, इस पर करीब से नज़र डालने के लिए, टीम ने एक आनुवंशिक विश्लेषण चलाया, न्यूरॉन्स से आरएनए निकाला, यह देखने के लिए कि क्या मायोकिन्स ने कुछ न्यूरोनल जीन की अभिव्यक्ति में कोई बदलाव प्रेरित किया है।

“हमने देखा कि व्यायाम-उत्तेजित न्यूरॉन्स में अप-विनियमित कई जीन न केवल न्यूरॉन विकास से संबंधित थे, बल्कि न्यूरॉन परिपक्वता से भी संबंधित थे, वे मांसपेशियों और अन्य तंत्रिकाओं से कितनी अच्छी तरह बात करते हैं, और अक्षतंतु कितने परिपक्व हैं,” रमन कहते हैं। . “व्यायाम न केवल न्यूरॉन विकास पर प्रभाव डालता है बल्कि यह भी प्रभावित करता है कि वे कितने परिपक्व और अच्छी तरह काम कर रहे हैं।”

नतीजे बताते हैं कि व्यायाम के जैव रासायनिक प्रभाव न्यूरॉन विकास को बढ़ावा दे सकते हैं। तब समूह ने सोचा: क्या व्यायाम के विशुद्ध रूप से शारीरिक प्रभावों का भी समान लाभ हो सकता है' रमन कहते हैं, ''न्यूरॉन्स शारीरिक रूप से मांसपेशियों से जुड़े होते हैं, इसलिए वे मांसपेशियों के साथ खिंचाव और गति भी कर रहे हैं।'' “हम यह भी देखना चाहते थे कि मांसपेशियों से जैव रासायनिक संकेतों के अभाव में भी, क्या हम (व्यायाम की) यांत्रिक शक्तियों की नकल करते हुए, न्यूरॉन्स को आगे और पीछे खींच सकते हैं, और क्या इसका विकास पर भी प्रभाव पड़ सकता है'' इसका उत्तर देने के लिए , शोधकर्ताओं ने एक जेल मैट पर मोटर न्यूरॉन्स का एक अलग सेट विकसित किया, जिसे उन्होंने छोटे चुम्बकों के साथ एम्बेड किया। फिर उन्होंने चटाई और न्यूरॉन्स को आगे-पीछे हिलाने के लिए एक बाहरी चुंबक का उपयोग किया। इस तरह, उन्होंने दिन में 30 मिनट तक न्यूरॉन्स का “व्यायाम” किया। उन्हें आश्चर्य हुआ, उन्होंने पाया कि इस यांत्रिक व्यायाम ने न्यूरॉन्स को मायोकाइन-प्रेरित न्यूरॉन्स जितना ही बढ़ने के लिए प्रेरित किया, और उन न्यूरॉन्स की तुलना में काफी आगे बढ़ गया जिन्हें व्यायाम का कोई रूप नहीं मिला।

रमन कहते हैं, “यह एक अच्छा संकेत है क्योंकि यह हमें बताता है कि व्यायाम के जैव रासायनिक और शारीरिक प्रभाव दोनों समान रूप से महत्वपूर्ण हैं।”

अब जब समूह ने दिखाया है कि मांसपेशियों का व्यायाम सेलुलर स्तर पर तंत्रिका विकास को बढ़ावा दे सकता है, तो वे यह अध्ययन करने की योजना बना रहे हैं कि कैसे लक्षित मांसपेशियों की उत्तेजना का उपयोग क्षतिग्रस्त नसों को बढ़ने और ठीक करने के लिए किया जा सकता है, और उन लोगों के लिए गतिशीलता बहाल की जा सकती है जो न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारी के साथ जी रहे हैं ए.एल.एस.

रमन कहते हैं, “व्यायाम को दवा के रूप में समझने और नियंत्रित करने की दिशा में यह हमारा पहला कदम है।”