Les médecins nous ont sans cesse impressionné les nombreux avantages de l'exercice. L'énergie, l'humeur, le sommeil et les habiletés motrices s'améliorent tous avec un programme de remise en forme régulier qui comprend des activités telles que la course. Cela est devenu particulièrement intéressant à l'époque de la pandémie de COVID-19.
Mais que se passe-t-il dans le cerveau pendant ces états de santé améliorés? Les changements neurologiques sous-jacents qui ouvrent la porte à ces avantages ne sont pas clairs.
Maintenant, le scientifique adjoint du projet Hui-quan Li et le professeur distingué Nick Spitzer de l'Université de Californie à San Diego ont identifié des modifications neurologiques clés après un exercice soutenu.
En comparant le cerveau des souris qui s'exerçaient avec celles qui ne l'ont pas fait, Li et Spitzer ont constaté que des neurones spécifiques commutaient leurs signaux chimiques, appelés neurotransmetteurs, après l'exercice, conduisant à un meilleur apprentissage pour l'acquisition de compétences motrices.
« Cette étude donne un nouvel aperçu de la façon dont nous nous perfectionnons dans les domaines qui nécessitent des habiletés motrices et fournit des informations sur la façon dont ces compétences sont réellement acquises », a déclaré Spitzer, président de la famille Atkinson à la section des sciences biologiques de la neurobiologie et directeur de l'Institut Kavli pour le cerveau et l'esprit.
Les résultats de l'étude sont publiés le 4 mai dans Communications Nature.
Le laboratoire de Spitzer a découvert la commutation des neurotransmetteurs dans le cerveau des mammifères adultes et a mené des recherches révolutionnaires sur la capacité des neurones à changer l'identité de leur émetteur en réponse à des stimuli soutenus, conduisant généralement à des changements de comportement.
Après avoir effectué des recherches décrivant la commutation des neurotransmetteurs dans la dépression, Spitzer et ses collègues ont commencé à s'intéresser à la manière dont une telle commutation pourrait être impliquée dans des conditions saines.
Li dit que les résultats soulignent l'importance de l'exercice, même à la maison pendant la situation de quarantaine pandémique actuelle.
« Cette étude montre qu'il est bon pour le cerveau d'ajouter plus de plasticité », a déclaré Li.
« Pour les personnes qui souhaitent améliorer leurs habiletés motrices, il peut être utile de faire un peu d'exercice pour promouvoir cette forme de plasticité au profit du cerveau. Par exemple, si vous espérez apprendre et pratiquer des sports difficiles comme le surf ou l'escalade quand nous ne sommes plus à l'abri à la maison, il peut être bon de courir régulièrement sur un tapis roulant ou de maintenir une pratique de yoga à la maison maintenant. «
Au cours de la nouvelle étude, Li et Spitzer ont comparé des souris ayant effectué une semaine d'exercice sur des roues de course à des souris qui n'avaient pas accès à des roues de course.
Ils ont constaté que le groupe exercé avait acquis plusieurs habiletés motrices exigeantes, comme rester sur une tige rotative ou traverser une poutre d'équilibre plus rapidement que le groupe non exercé.
Lorsque le cerveau des souris en cours d'exécution a été examiné, un groupe de neurones dans la région du cerveau connu sous le nom de noyau pédonculopontin caudal (cPPN) qui régule la coordination motrice s'est avéré avoir commuté les neurotransmetteurs de l'acétylcholine au GABA.
Pour confirmer leurs résultats, les chercheurs ont utilisé des outils moléculaires pour bloquer le commutateur de l'émetteur nouvellement identifié résultant de l'exercice.
Ils ont constaté que l'amélioration de l'apprentissage de la motricité chez ces souris a été empêchée. Sur la base de leurs résultats, les chercheurs proposent un nouveau modèle dans lequel la conversion des neurones cholinergiques excitateurs cPPN en neurones GABAergiques inhibiteurs fournit un contrôle de rétroaction régulant la coordination motrice et l'apprentissage des compétences.
Les chercheurs disent que la découverte pourrait conduire à d'autres découvertes où la commutation des neurotransmetteurs entraîne des changements clés dans les habiletés motrices. Les chercheurs disent qu'ils aimeraient tester des idées telles que la possibilité de commuter délibérément des neurotransmetteurs au profit de la motricité, même sans exercice.
Ils prévoient également de mener des recherches pour savoir si l'exercice déclenche de manière similaire les avantages de l'apprentissage de la motricité chez les personnes atteintes de troubles neurologiques.
« Nous suggérons que la commutation des neurotransmetteurs fournit la base par laquelle la course continue profite à l'apprentissage des habiletés motrices, présentant une cible pour le traitement clinique des troubles du mouvement », concluent les auteurs dans l'article.
La compréhension de ce mécanisme offre la possibilité de le manipuler et de l'exploiter à d'autres fins bénéfiques. Chez l'individu blessé ou malade, cela pourrait être un moyen de renverser la situation … pour donner un nouvel élan au système nerveux. «
Nick Spitzer, professeur, Université de Californie, San Diego
La source:
Université de Californie – San Diego
Référence de la revue:
Li, H-Q. & Spitzer, N. C., (2020) L'exercice améliore l'apprentissage des habiletés motrices par la commutation des neurotransmetteurs dans le mésencéphale adulte. Communications Nature. doi.org/10.1038/s41467-020-16053-7.
