Konditionsträning ger bättre signaltrafik i hjärnan

En ny tysk studie har undersökt kopplingen mellan kondition och hjärnans struktur och funktion. Man fann att ju bättre kondition en person har, desto bättre kognitiv förmåga och hjärnstruktur.

Man vet sedan tidigare att träning är bra för hjärnan, men då har man sällan kontrollerat för andra orsaker som kroppsvikt, blodsockernivåer, utbildningsstatus och ålder.

I den nya studien fick ett antal testpersoner göra ett två minuter långt gångtest där de gick så fort som möjligt. Därefter gjordes en serie kognitiva tester.

Det visade sig att bättre prestanda på gångtestet var kopplat till bättre kognitiva prestanda och till mer vit substans - som kallas myelin - i hjärnan.

Nervtråd i genomskärning inlindad i flera isolerande myelinlager. Bild wikipedia

Myelin skapas av gliaceller som kallas oligodendrocyter. Dessa oligodendrocyter simmar runt i hjärnan och lindar varv efter varv av myelin runt de nervanslutningar som används. Därmed  förbättras hastighet och kvalitet på de signaler som skickas mellan de grå cellmassorna i hjärnan. 

Ju mer du rör dig, desto mer myelin - och ju mer myelin, desto bättre flyter dina tankar och rörelser.

Mjölksyraförgiftning

I flera tidningar kunde man läsa att Sarah Sjöström drabbades av mjölksyraförgiftning under VM. Ett annan namn för det är Laktatacidos. Det är en mycket sällsynt och allvarlig metabolisk komplikation som uppträder vid akut försämring av njurfunktionen, hjärt-lungsjukdom eller blodförgiftning. Under senare år har ett antal diabetiker drabbats av allvarlig laktatacidos som en följd av medicinen metformin. Däremot verkar det extremt sällsynt att idrottare drabbas. Dessutom är inte mjölksyreförgiftning en följd av frätande mjölksyra, utan av en överproduktion av vätejoner. På den engelska Wikipedia-sidan står det om lactic acidosis:

”The excess hydrogen cations produced during lactic acidosis are widely believed to actually derive from production of lactic acid. This is incorrect, as cells do not produce lactic acid; pyruvate is converted directly into lactate, the anionic form of lactic acid …”

Cellerna skapar laktat, inte mjölksyra. Laktat är ett bränsle som används av muskler, hjärta och hjärna. Jag skrev om myten om mjölksyra redan 2011, men myten lever vidare … 

Mjölksyra och laktat

Mjölksyra i hjärnan

De senaste åren har man lärt sig mycket om hur laktat fraktas runt i kroppen. Mest spännande är hur hjärnan - som ju drar hela kroppens energiförbrukning - använder laktat. Hjärnan är självisk. Under extrema situationer som svält tappar alla organ omkring 40 procent av sin vikt, men hjärnan är intakt in i det sista. Den ser till att den får energi från kroppen. Om det inte finns energi i kroppen ser den till att kroppen hämtar energi från närmiljön - du går till kylskåpet. Om det inte finns mat i kylskåpet, måste kroppen ut på jakt efter ny mat till närmiljön. Hjärnan drar energi ur kroppen, som drar energi från närmiljön som drar energi från den omgivande miljön.

Hjärnans drivs av glukos, men det finns inget lager med glukos i hjärnan. Däremot kan kroppen lagra glukos i levern - ett lager som i huvudsak används av hjärnan. Men hjärnan tycks föredra laktat framför glukos. Enligt en ny hypotes - kallad astrocyte lactate shuttle - använder hjärnan laktat som ett eget energilager.

Detta laktatlager fungerar så här: glukos fraktas med blodet till hjärnan där det tar sig in i en gliacell (astrocyt). Gliaceller är hjälpceller som finns i hjärnan tillsammans med nervceller. I gliacellen genomgår glukosmolekylen glykolys och den splittras till två pyruvatmolekyler. Om gliacellen behöver energi skickas pyruvatmolekylerna vidare till en mitokondrie och citronsyracykeln. Om gliacellen inte behöver energi kopplas en vätejon till pyruvat. Det är laktat. Laktat är pyruvat plus en vätejon. 

Astrocyte lactate shuttle.

När gliacellen "bestämt sig" för att skapa laktat fraktas detta laktat från gliacellen till en näraliggande nervcell. Det är nervceller som du både tänker och springer med. I nervcellen reduceras laktat återigen till pyruvat för förbränning i en mitokondrie. Pyruvat oxideras först till acetyl-CoA och sedan till citronsyra i citronsyracykelns första steg. Sedan är det nervcellen som måste fatta ett beslut. Om nervcellen behöver energi fortsätter citronsyracykeln att snurra och skapa ATP, men om nervcellen redan har tillräckligt med energi lämnar citronsyran mitokondrien. Den återgår till att bli acetyl-CoA som i sin tur katalyseras till malonyl-CoA som i sin tur är en byggstenen för fettsyror. 

Glukos som inte behövs just nu blir alltså fettsyror via laktat. Dessa fettsyror transporteras tillbaka till gliacellen där de lagras i fettdroppar. Nervceller kan inte innehålla fettdroppar, men gliacellerna har plats för ett lager med fett. Dessa fettdroppar kan sedan snabbt omvandlas till laktat, fraktas tillbaka till nervcellen och användas när hjärnan behöver energi för att tänka eller springa efter mat.

Sömnlösa hjärnor äter upp sig själva

Efter en dålig natt är det svårt att fokusera sig. Tankarna rinner som sirap genom hjärnan. Det känner du igen. Det är en upplevelse som motsvaras av faktiska effekter i hjärnan visar ny forskning. Michele Bellesi och hans forskarteam från Marche Polytechnic University i Italien har funnit bevis för att hjärnan bokstavligen börjar äta upp sig efter bara några timmar sömnförlust.

Forskarna gjorde denna skrämmande upptäckt efter att ha analyserat hjärnorna hos möss som antingen hade ett normalt sömnmönster eller var sömnberövade. I normala hjärnor söker gliaceller upp och bryter ner skadade synapser och bygger upp dem igen. Det var också det man såg i mössen som fick sova, men hos de sömnberövade mössen löpte gliacellerna amok.

Efter ostörd sömn tycktes en sorts gliaceller som kallas astrocyter - som bryter ner och städar upp - vara aktiv i omkring 6 procent av synapserna. Hos de trötta mössen var dock aktiviteten mellan 8 och 13,5 procent.

I normala fall är det en bra och viktig process eftersom det förhindrar ackumulering av gamla och skadade cellkomponenter. Men hos de utmattade mössen fann Bellesi att denna städprocess tog bort hela synapser, vilket kan försämra hjärnans kommunikationsförmåga. Forskarna spekulerar att kronisk sömnstörning kanske medför att städcellerna inte vet när de ska sluta. Det är troligtvis inte bra.

Två kroniskt trötta killar:)

Forskarna såg också en ökad aktivering av den uppsökande gliacellen mikroglia vid kronisk sömnförlust. I likhet med ökningen av tuggande astrocyter kanske det är bra, men ihållande aktivering av mikroglia har tidigare observerats vid Alzheimer och andra sjukliga tillstånd i hjärnan.

Det verkar en aning oroväckande. Sömn är viktigt, men det moderna livet gör att många är kroniskt trötta. Det finns t ex samband mellan nattarbete och en rad sjukdomar och man vet att sömn är viktigt för att lagra minnen i synapser.

Studien kanske kan förklara varför brist på sömn ökar risken för demens. Det är något att tänka på i en tid då prestation är viktigt och många ser sömn som avsaknad av prestation. Men sömn är en förutsättning för att vi ska prestera. Utan fungerande synapser är det svårt att lära nytt och att samla tankarna. Det finns även en risk att det leder till stress och ännu sämre sömn. I valet mellan ytterligare en timmes löpning eller en timmes sömn, är det bästa valet nästan alltid mer sömn.

Läs mer om hälsa, löpning och hjärnan i Hjärnfysikbloggen.

Älglufs skyddar mot minnesläckage

Idag var det dags för säsongens första skidträningspass: skidgång. Det hade regnat hela dagen och det var lite småruggigt på eftermiddagen, men vi var ändå sex stycken som älgade iväg. Det var ovanligt många för att vara säsongspremiär. Vi tog det ganska lugnt också. Vi gick inte hela vägen upp på berget utan stannade halvvägs.

Älglufs och kantareller
När man tränar skidgång försöker man härma skidåkning så mycket man kan. Det är viktigt att ta långa, sugande steg, landa på hälen och sedan trycka sig fram med stavarna. Man sätter ned stavarna alldeles vid foten och trycker ifrån så det känns i bröstmusklerna. Man ska försöka föra stavarna tekniskt riktigt, d v s släppa staven i frånskjutet och stavarna ska följa parallellt med kroppen.

Det gick lite ryckigt i början, men efter ett tag infann sig flytet och jag kunde anpassa frekvensen efter hastighet och lutning. Jag tänkte köra ett pass i veckan tills snön kommer. När jag sedan börjar åka skidor har jag tränat upp nödvändiga muskler för skidåkning och som bonus slipper jag träningsvärk i ljumskarna.

Vi tränade inte bara skidgång utan vi sprang och lufsade som älgar också - det som de flesta svenskar kallar älglufs (norrmännen säger elghufs). Älglufs är en mycket krävande träningsform. Man halvspringer med ett släpande, långt steg utan hälkick och sprätter fram med hjälp av stavarna. Vi körde två gånger uppför en backe och var på väg att avsluta träningspasset. Men då tvingade slavdrivaren oss att springa upp en tredje gång. Det var härligt efteråt. Alla kom upp till slut utom en som sa att han hittat kantareller.

Det vimlar av kantareller i skogen just nu.

Det är skönt med lite variation i träningen. Jag blir alltid helt slut när jag tränar med andra. Det är fördelen med att träna i grupp, man ger lite extra. Det har blivit mycket löpning nu under fem månader. Jag kör 4-5 olika typer av löppass, ett skidgångspass och ett styrketräningspass i veckan just nu. Två av löppassen är rena återhämtningspass.

Klicka här;)
Jag brukar läsa lite distanskurser när jag får tid. Klicka gärna på den här länken så har jag en liten chans att vinna en MacBook Air. Jag skulle behöva en MacBook just nu. Om jag vinner ska jag ta ledigt fem dagar och skriva de fem bästa inläggen jag någonsin skrivit och som tiden aldrig riktigt vill räcka till för :).

Motion ger robusta hjärnor
Det var nog tur att jag gick skidgång idag för motion är nyttigt för den åldrande hjärnan och alla har vi ju åldrande hjärnor.

I en ny studie från University of Colorado kunde forskarna visa att en ytterst begränsad mängd motion skyddar äldre från minnesproblem och demens som ofta drabbar äldre efter infektioner, sjukdomar eller allvarliga olyckor.

I studien visade man att det räckte för en råtta att springa en halv kilometer varje vecka för att bygga upp detta skydd. Jag vet inte vad en halv kilometer motsvarar för en människa, men det handlar inte om några långa träningspass. Forskarna tror i alla fall att en liten mängd fysisk träning i den senare delen av medelåldern skyddar även människor från minnesläckage.

Det var en påfallande skillnad mellan råttorna som sprang och de som inte sprang. De råttor som sprang var mycket mer robusta och därmed mindre sårbara för minnesstörningar efter svåra infektioner och operationer och annat som sätter immunförsvaret på prov.

Tidigare forskning har visat att motion skyddar mot nedgångar i kognitiv funktion i samband med åldrandet och att träning skyddar mot demens. Forskare har också visat att demens ofta föregås av bakteriella infektioner, som lunginflammation. Man har också sett att mikroglia blir mer aktiva med stigande ålder. Mikroglia tillhör den underskattade gruppen gliaceller och är neuronernas personliga livvakter. Av någon anledning blir mikroglia skjutgladare med åren och skjuter iväg en sorts molekyler som kallas cytokiner som orsakar inflammationer i hjärnan.

Mikroglia. Källa Wikipedia

I studien såg man att små mängder av frivillig träning minskade aktiveringen av mikroglia, vilket minskade inflammationerna och man såg även att hjärnans tillväxtfaktorer stimulerades. Så om du vill slippa skjutglada galningar i hjärnan - spring!

Den blodtörstiga hjärnan

Jag körde hårda stakintervaller igår och pulsen steg lika brant som backen. Intervaller är plågsamt och det krävs självdisciplin för att tvinga sig själv att göra en till och en till och sedan ytterligare en till. Hjärtat slår hårt och skickar en puls av blod ut i kroppen och cellernas mitokondrier suger upp syret. Det mesta syret sugs upp av hjärnan. Hjärnan slukar mängder av blod. Inget annat organ är så blodtörstigt. Det går flera rör upp till hjärnan och ut från hjärnan. Hjärnan förbrukar en ansenlig del av kroppens energi, omkring 20 procent. Med tanke på hjärnans storlek är det en väldig mängd. Varje gång en tanke rör sig eller kastar sig över synapsklyftan förbrukas energi. Det behöver inte ens vara en tanke. Det räcker med att ett neuron kommunicerar med ett annat, vilket sker hela tiden, t o m när vi sover. Det krävs energi för att förflytta impulser, de rör sig inte av sig själva.

Blod-hjärnbarriären
Hjärnan är törstig och dyr och blodrören är trånga. Hjärnan vill bara ha energi, näring och syre från blodflödet, inget annat. Därför finns blod-hjärnbarriären - en förtätning av kapillärerna som förhindrar att gifter, bakterier, läkemedel och parasiter som ibland cirkulerar i kroppen, tar sig in till hjärnan. Syre, koldioxid och vissa hormoner släpps in utan kontroll, medan energi i form av glukos tas in bakvägen eskorterade av ett transportprotein. Det som kommer in måste också släppas ut och stora vener leder ut syrefattigt blod, cerebralvätska och slaggprodukter. Även överskottsvärme släpps ut via huvudet. Huvudet är människans svettigaste kroppsdel och det är tack vare förmågan att svettas som människan kunde utvecklas som en löpare med stor hjärna.

När vi springer eller åker skidor gläntar hjärnan också lite på dörren. Man tror nu att tillväxtfaktorn IGF1 slinker in genom blod-hjärnbarriären i samband med träning. I normalfallet är de utestängda från hjärnan. IGF1 ökar blodflödet i hjärnan och formar nya stamceller till neuroner (neurogenes). Detta sker särskilt i hippocampus där minnen tar form. Så genom att springa får man faktiskt sin hjärna att växa och bli mer plastisk och formbar.

Hjärnan ligger skyddad bakom flera skyddslager. Första försvarsmuren är kraniet eller skallen. Den skyddar mot stötar och slag. Under skallbenet finns ett antal hinnor som ger skydd och näring: det är den hårda hjärnhinnan, spindelvävshinnan och den mjuka hjärnhinnan. Den hårda hjärnhinnan ligger ytterst närmast skallen och är kraftigast. Den täcker skallens insida. Den mjuka hjärnhinnan ligger längst in och följer hjärnans veckade yta. Spindelvävshinnan ligger mellan dessa två. Den har fått sitt namn för att den är tunn som en spindelväv. Mellan hinnorna finns cerebralvätska som hjärnan ligger och skvalpar i därinne i mörkret. Vi styrs av ett drygt kilo tänkande flytande fett.

Hjärnan är den enda delen av människan som har skelettet runt om mjukdelarna - som insekterna - istället för tvärtom. Resten av vår kropp har däremot skelettet på insidan, som om evolutionen tagit en skalbagge och vänt ut och in på den. Det hade varit jobbigt att springa med ett skelett utanpå kroppen. Å andra sidan hade man varit rejält skyddad och sluppit använda hjälm när man åker rullskidor.

Kriget i hjärnan
Hjärnan badar i saltvatten, men resten av kroppen badar i blod. Hjärnan hålls isolerad från kroppen bakom tjocka murar och vattengravar. Den har t o m ett eget immunförsvar, en specialiserad privatarmé. Hjärnan litar inte på det allmänna försvaret. I hjärnan finns istället mikroglia, små celler som tillhör den lite förbisedda gruppen gliaceller. För varje neuron - och vi har 100 miljarder - finns det en mikroglia; man kan säga att varje neuron har en egen personlig livvakt och butler. När mikroglia är inaktiverade smälter de in i sin omgivning - så bra att det tog lång tid innan vetenskapen upptäckte dem. Vid aktivering växer de och blir amöbaliknande som makrofagerna i resten av kroppen. Mikroglia är varje sekund beredda att blåsas upp så att de snabbt kan överrumpla och äta upp inkräktare. Det är bråttom i hjärnan. Det finns inte tid och plats för långdragna inflammationer. 


Om barriären rämnar kan det egna försvaret från utsidan ta sig in och angripa hjärnan. Det är som om kroppen angriper sin egen styrelse och därmed sig själva, vilket leder till en autoimmun reaktion. Vid Multipel Skleros (MS) angriper immunförsvaret de gliaceller - myelinet - som lindar in och isolerar nervutskotten. Utan myelin går impulserna långsammare och de kan också stoppas helt. Hjärnan angrips av sitt eget försvar. Ingmarie skrev en artikel om Daniel som lever med denna diagnos i senaste numret av Runners World. Den ska jag läsa så fort jag får tag i tidningen. 

För det mesta utför mikroglia vanligt underhållsarbeten. Med när bakterier eller virus hotar, förvandlas de till riktiga mördare. Källa:Emde-Grafik

Stakintervaller
Hjärnan är fantastisk, men det är hjärtat också. Det pumpar ut enorma mängder blod varje gång det slår ihop. Jag körde flera gånger upp och ner för backen. Pulsen slog i takt med stavarna som högg ner i snön. Jag hade bestämt mig för fem intervaller, men det blev sex. Den sista stakningen uppför backen räckte inte orken riktigt. Det var en liten backe men jag flämtade efter syre som om jag bestigit Mount Everest. Det var kallt och mörkt och jag körde i ett moln av vattenånga. Efter det var det skönt att först ta ett bad och sedan en kopp te framför teven.


Källor: R. Douglas Field, The Other Brain: From Dementia to Schizophrenia, How New Discoveries about the Brain Are Revolutionizing Medicine and Science