- Ein Forschungsteam des MIT hat in Zellversuchen bestätigt, dass Muskelkontraktionen während des Trainings das Wachstum von Motoneuronen nicht nur durch biochemische Signale, sondern auch durch physische Kräfte fördern können
- Motoneuronen, die einem von trainierten Muskeln ausgeschütteten Gemisch aus Myokinen (myokines) ausgesetzt waren, wuchsen viermal weiter als nicht exponierte Neuronen
- Allein durch mechanische Reize, bei denen Neuronen wiederholt vor und zurück gezogen wurden wie bei Muskelbewegungen, zeigte sich ein Wachstum auf ähnlichem Niveau wie bei der Exposition gegenüber Myokinen
- Eine Genanalyse zeigte bei trainierten Neuronen Veränderungen in der Expression, die mit Neuronenreifung, der Kommunikation mit Muskeln und anderen Nerven sowie der Axonreifung zusammenhängen
- Gezielte Muskelstimulation könnte zu bewegungsbezogenen Therapien führen, die die Regeneration geschädigter oder degenerierter Nerven und eine Verbesserung der Mobilität unterstützen
Direkte Verbindung zwischen Bewegung und Neuronenwachstum
- Regelmäßige Bewegung wirkt sich nicht nur positiv auf Muskeln, sondern auch auf Knochen, Blutgefäße und das Immunsystem aus; dieses Experiment zeigt nun, dass diese Wirkung auch die Ebene einzelner Neuronen erreichen kann
- Muskeln schütten bei Kontraktionen während des Trainings ein Gemisch biochemischer Signale aus, sogenannte Myokine, und diese Signale beeinflussen das Wachstum von Neuronen
- Neuronen, die Myokinen ausgesetzt waren, wuchsen viermal weiter als solche ohne Exposition
- Neuronen reagieren nicht nur auf biochemische Signale, sondern auch auf die physische Wirkung von Bewegung
- Wurden Neuronen wiederholt vor und zurück gezogen, ähnlich wie bei Kontraktion und Entspannung von Muskeln, zeigte sich ein ähnlicher Wachstumseffekt wie bei der Exposition gegenüber Myokinen
- Die Ergebnisse wurden in Advanced Healthcare Materials veröffentlicht
Eine Frage, die aus früheren Forschungen zu Muskeltransplantationen entstand
- 2023 berichtete das Forschungsteam um Ritu Raman, dass sich bei Mäusen mit traumatischen Muskelschäden die Mobilität durch transplantiertes Muskelgewebe wiederherstellen ließ, wenn dieses wiederholt mit Licht stimuliert und dadurch bewegt wurde (Bericht)
- Im Lauf der Zeit half das trainierte transplantierte Muskelgewebe bei der Wiederherstellung der motorischen Funktionen der Mäuse, und das Aktivitätsniveau erreichte ein Niveau, das mit gesunden Mäusen vergleichbar war
- Die Analyse des transplantierten Gewebes zeigte, dass regelmäßige Bewegung offenbar die Erzeugung biochemischer Signale angeregt hatte, die bekanntermaßen das Wachstum von Nerven und Blutgefäßen fördern
- Um zu prüfen, ob nicht andere Zelltypen im Tier wie das Immunsystem, sondern der trainierte Muskel selbst das Nervenwachstum direkt beeinflusst, isolierte das Team in seinen Experimenten nur Muskel- und Nervengewebe
Muskelgewebe trainieren und Sekrete sammeln
- Das Forschungsteam kultivierte Muskelzellen von Mäusen zu langen Fasern, fusionierte sie und stellte daraus reife Muskelgewebe-Blätter in Münzgröße her
- Diese Muskeln wurden genetisch so verändert, dass sie als Reaktion auf Licht kontrahieren
- Durch wiederholte Lichteinwirkung ließ das Team die Muskeln zusammendrücken und kontrahieren und ahmte damit einen Trainingsvorgang nach
- Das Muskelgewebe wuchs und trainierte auf einer Gel-Matte, die Raman zuvor entwickelt hatte
- Dieses Gel stützt das Muskelgewebe und wurde so konzipiert, dass sich das Gewebe während der Stimulation nicht ablöst
- Es wurde angenommen, dass die Lösung um die trainierten Muskeln Myokine enthält, darunter Wachstumsfaktoren, RNA und verschiedene Proteine
- Muskeln schütten Myokine auch im Ruhezustand aus, bei Bewegung jedoch in größerer Menge
Myokine fördern das Wachstum von Motoneuronen
- Das Forschungsteam übertrug die Myokin-Lösung auf Motoneuronen in einer separaten Schale
- Motoneuronen sind Nerven des Rückenmarks, die Muskeln steuern, die an willkürlichen Bewegungen beteiligt sind
- Die Neuronen wurden aus von Mäusen stammenden Stammzellen gezüchtet und auf einer ähnlichen Gel-Matte wie das Muskelgewebe kultiviert
- Neuronen, die dem Myokin-Gemisch ausgesetzt waren, begannen schnell zu wachsen
- Sie wuchsen viermal weiter als Neuronen, die die biochemische Lösung nicht erhalten hatten
- Die Wachstumsstrecke war länger, die Geschwindigkeit höher, und der Effekt trat nahezu sofort ein
- Eine RNA-Analyse bestätigte Veränderungen in der Genexpression der trainierten Neuronen
- Viele der hochregulierten Gene stehen nicht nur mit dem Wachstum von Neuronen, sondern auch mit Neuronenreifung in Zusammenhang
- Auch Genveränderungen im Zusammenhang mit der Kommunikation mit Muskeln und anderen Nerven sowie mit der Axonreifung wurden beobachtet
- Die biochemischen Effekte von Bewegung könnten daher auch mit Prozessen verknüpft sein, die Neuronen in einen reiferen und funktionaleren Zustand überführen
Die physische Wirkung von Bewegung ist ebenso wichtig wie biochemische Signale
- Das Forschungsteam untersuchte, ob sich das Wachstum von Neuronen auch allein durch die mechanische Kraft von Bewegung verändern lässt, also ohne biochemische Signale aus dem Muskel
- Ein separater Satz von Motoneuronen wurde auf einer Gel-Matte mit kleinen Magneten kultiviert
- Mithilfe eines externen Magneten wurden Matte und Neuronen vor und zurück bewegt, um die Neuronen täglich 30 Minuten lang zu „trainieren“
- Neuronen, die dieser mechanischen Bewegung ausgesetzt waren, wuchsen genauso stark wie Neuronen, die Myokinen ausgesetzt waren
- Sie wuchsen deutlich weiter als Neuronen, die keinerlei Trainingsreiz erhalten hatten
- Damit wurde bestätigt, dass sowohl biochemische als auch physische Effekte wichtige Achsen für das Neuronenwachstum sind
- Der nächste Schritt besteht darin zu erforschen, ob gezielte Muskelstimulation genutzt werden kann, um geschädigte Nerven wachsen zu lassen und zu heilen sowie die Mobilität von Menschen mit neurodegenerativen Erkrankungen wie ALS wiederherzustellen
- Paper: „Actuating Extracellular Matrices Decouple the Mechanical and Biochemical Effects of Muscle Contraction on Motor Neurons“
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Da mehrere Kommentare das als „Krafttraining macht das Gehirn stärker“ lesen, hier eine Einordnung: Diese Studie behandelt nicht Neuronen im Gehirn, sondern Motoneuronen.
Motoneuronen sind Neuronen zwischen Rückenmark und Muskelzellen; sie leiten Signale aus dem Gehirn als Muskelkontraktion und -entspannung weiter.
Es scheint bereits bekannt gewesen zu sein, dass Training die Innervation der Muskeln erhöht, also die Auflösung der Zahl der mit einem Muskel verbundenen Neuronen, und dass dies der Mechanismus hinter der fein abgestimmten motorischen Kontrolle ist, wie sie etwa Pianisten haben.
Diese Studie scheint diesen Prozess weiter aufzuklären und stärkere empirische Belege für diesen Mechanismus zu liefern. Wenn sich das für die Erholung nach Nerven- oder Rückenmarksverletzungen nutzen lässt, wäre das sehr vielversprechend.
HIIT-Training bringt Muskeln dazu, Laktat zu produzieren, und dieses Laktat überquert die Blut-Hirn-Schranke und induziert die Expression des Brain-Derived Neurotrophic Factor.
BDNF ist wichtig für Wachstum und Reparatur von Neuronen, und schon ein paar harte Sprints pro Woche können den Spiegel deutlich erhöhen. Das ist eine gute Nachricht für Menschen, die nur wenige Stunden pro Woche Zeit für Sport haben.
Ob Gewichtheben denselben Effekt hat, weiß ich nicht genau. Ich habe eine Weile nicht mehr danach gesucht, daher könnten meine Quellen hinter der aktuellen Forschung zurückliegen.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6246624/
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6435829/
Ich wusste nicht, warum es bei der Entwicklung der Wadenmuskulatur ein so extremes Ungleichgewicht gibt, also habe ich einbeinige Wadenheben mit dem linken Bein ausprobiert, konnte es aber nicht; auch 6–7 Monate später kann ich es immer noch nicht.
Ich trainiere die linke Wade nicht separat, sondern laufe wie gewohnt und mache gelegentlich Kniebeugen.
Ich frage mich, ob das damit zusammenhängen könnte, dass Motoneuronen nicht richtig feuern. Der Physiotherapeut empfahl Dehnübungen für Wade und Zehen, aber das kam mir unsinnig vor, weil ich dachte, dass es eher schlimmer wird, wenn man Muskeln oder Knochen belastet, die nicht wie erwartet funktionieren.
Eine überzeugende Antwort habe ich nicht bekommen, aber nach diesem Paper denke ich, dass er genau richtig gelegen haben könnte. Vielleicht hilft es diesen Neuronen beim Feuern, wenn ich den Wadenmuskel isoliert trainiere.
Im Moment ist es keine Behinderung, aber ich weiß nicht, wie es sich in 20–30 Jahren auf meinen Gleichgewichtssinn auswirken wird. Ich bin derzeit 47.
Um Muskeln zu steuern, braucht man Neuronen; dass es irgendeinen Feedback-Loop gibt, wirkt also plausibel.
Ich erinnere mich, etwas über einen ähnlichen Feedback-Loop zwischen Muskelwachstum und Knochendichte gelesen zu haben. Wenn man stärker wird, profitieren auch die Knochen, indem sie höhere Lasten aushalten können.
Nach meinem Verständnis verläuft die Bewegungskette vom Nervensystem → Muskeln → Sehnen → Knochen. Es ist naheliegend anzunehmen, dass all diese Elemente einander auf irgendeine Weise stärken.
Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=6PNBjKJ9hxQ
Zwei Dinge, die geistige Klarheit und Schlaf verbessern, sind Alkoholverzicht und Krafttraining.
Wenn ich Probleme mit geistiger Klarheit oder Schlaf hätte, hätte ich vermutlich stärker reduziert, und ich habe auch Dry January ausprobiert, war aber überrascht, dass sich mein Körper weniger stark verändert hat als erwartet. 30 Tage sind vielleicht einfach nicht lang genug.
Alles beeinflusst sich gegenseitig.
Das ist zwar auch sehr körperliches Training, aber es scheint viel Muskelspannung zu lösen, die Schlafprobleme verursacht und die man oft nicht bemerkt, etwa in Schultern, Hüften und Hamstrings.
Als ich Ashtanga machte, schlief ich besser und fühlte mich auch mit weniger Schlaf besser. Es war wirklich erstaunlich. Aus mehreren Gründen fällt es mir schwer, es wieder in mein heutiges Leben einzubauen.
Ich müsste auch wieder ins Fitnessstudio gehen, aber wenn man wenig Selbstvertrauen hat, ist es so schwer, die Energie dafür aufzubringen. Eigentlich ist das ja der Grund, warum ich wieder trainieren will, also ist es irgendwie albern.
Schon eine Stunde zügiges Gehen, einen Hügel hinaufzugehen oder ein paar Wiederholungen mit 10- bis 15-Pfund-Hanteln haben erstaunliche Effekte auf Angstabbau, Linderung von Steifheit und Schmerzen sowie die geistige Beweglichkeit.
Der ganze Körper ist ein Denksystem mit Nerven und Muskeln und braucht Feedback, um gut zu funktionieren.
Jeder, der mit Training angefangen hat, bemerkt es. In den ersten Wochen steigen Kraft und Ausdauer wegen verbesserter Nervensignale sehr schnell, danach verlangsamt sich der Fortschritt, weil dann Muskelzuwachs die Hauptrolle übernimmt.
Gut, ich bin fast so weit, mit Gewichtheben anzufangen.
Wenn jetzt noch eine Studie herauskommt, dass dabei Haare wachsen, fange ich zu 100 % an.
Früher habe ich mich kaum um mein Aussehen gekümmert, aber Haarausfall trifft wirklich hart. Finasterid macht mich depressiv und Minoxidil ist zu umständlich. Solche Kommentare zu sehen, lässt mich mich weniger allein fühlen.
Es scheint einen Aspekt der Selbstherausforderung zu geben, den man erst versteht, nachdem man angefangen hat.
Ich bin mir nicht sicher, welcher Teil hier als neu behauptet wird. Ist die Wirkung von Myokinen auf Wachstum und Gesundheit von Neuronen nicht ein gut bekanntes Phänomen?
Oder ist das wieder ein Fall, in dem eine MIT-Pressemitteilung Forschung überzeichnet?
Warum müssen Patienten mit Rückenmarksverletzung dann stillliegen?