Runners World - Träning ökar hjärnans gråa och vita hjärnsubstans

De senaste åren har flera studier visat att konditionsträning är bra inte bara för kroppen utan också för hjärnan. Ett sätt att se det är att både den grå och den vita hjärnsubstansen ökar när du springer.

Bild: Gerd Altmann / Pixabay

Löpning ökar den grå hjärnsubstansen

Den grå hjärnsubstansen är grå för den består av nervcellens kropp. Det är där information bearbetas. De grå cellerna kan sägas vara hjärnans datorer. De används vid muskulär aktivitet och när du använder syn, hörsel, tal, minne, känslor och självkontroll.

Tyvärr minskar mängden grå celler med åldern. Det är en minskning som är förknippad med åldersrelaterad kognitiv nedgång. Som tur är kan du bromsa denna nedgång med löpning. I en studie skannades 2000 personer mellan 21 och 84 år och forskarna ...

Läs fortsättningen här.

Fysisk aktivitet ökar mängden vit substans i hjärnan

20-åringar med bra fysik har mer vit substans i hjärnan och tänker bättre än 20-åringar som inte tränar, enligt en ny, storskalig studie om kondition och hjärnhälsa. 

Det finns massor av bevis för att kondition är bra för hjärnhälsa. Möss som springer skapar fler nya nervceller än stillasittande möss och de presterar bättre på intelligenstest för möss. Samma resultat har man sett hos medelålders och äldre människor. 

Men hur är det hos yngre personer? 

I den nya studien försökte forskarna svara på det genom att undersöka mer än 1200 hjärnor i 20-årsåldern. Forskarna sökte efter myelin - den feta, vita substans som fungerar som isolering av hjärnans kommunikationsledningar.

Det vita är myelin och den gråa substansen är nervceller 

Myelin och nervimpulser

En nervimpuls (aktionpotential) mellan nervceller är ett elektrokemiskt fenomen i form av en snabb förändring av skillnaden i spänning i nervcellernas cellmembran. Efter en signalöverföring i en synaps fortplantar sig denna spänningsförändring längs nervcellers utskott. Om du slår tån tar det ganska lång tid innan det gör ont. Det beror på att nervimpulsen färdas genom omyeliniserade nervtrådar. När nervtrådar är myeliniserade isoleras signalen och hastigheten ökar upp till 200 gånger.  

Ju mer du tränar på något, desto mer myelin runt nervsignalerna. Det leder till bättre - och mer exakta - rörelser och tankar. Ett litet barn som lär sig gå har inget myelin kring hjärnans gå-funktion. Med tiden - när de tränar på att gå - lindas lager på lager av myelin kring gå-funktionens nervkretsar och till slut går det av sig självt.

Från wikipedia

Träning bra för gammal som ung hjärna

Om du tränar är du som barnen som lär sig gå. Du lindar myelin runt nervkretsarna. Det bekräftas av studien som visar att unga personer med dålig kondition presterade sämst på minnes- och kognitionstester. De hade även mindre - och mer fläckvis utspritt - myelin i hjärnan jämfört med vältränade unga personer.

Konditionsträning är alltså avgörande för utvecklingen av både unga och gamla hjärnor.

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.

Myelin och lärande

För att lära dig nya saker krävs att du repeterar så att nervceller och synapser stärks. Men det är troligtvis inte hela sanningen. På senare tid har forskare uppmärksammat myelinets viktiga roll när det gäller lärande. Myelin är ämne som mest består av fett och som isolerar nervtrådarna. I hjärnan bildas myelin av en cell som kallas oligodendrocyter (och av schwannceller i perifera nervsystemet). Oligodendrocyterna simmar runt som bläckfiskar och slingrar sig runt nervceller. När nervceller skickar en nervimpuls, är det samtidigt en signal till oligodendrocyterna att förbättra isoleringen och förbättra signalen.

Myelin.

I en studie på möss såg forskarna att nytt myelin måste skapas varje gång en vuxen mus lär sig en ny färdighet som att springa i krångliga hjul. De såg också att praktisk övning ledde till att antalet myelinproducerande oligodendrocyter ökade. Dessutom såg man att mössen behöll den nya färdigheten även efter att forskarna stängde av oligodendrocyterna. Det kanske betyder att om man väl lärt sig någonting i grunden som att cykla, då är den kunskapen myelinerad och robust.

Tyvärr har man flest oligodendrocyter som barn, sedan minskar de ganska kraftigt. Men de finns alltid kvar. Efter 50 har du fortfarande 5 procent kvar, vilket betyder att du kan lära dig nya motoriska och även intellektuella färdigheter.

Studien visar att träning ökar antalet oligodendrocyter. Det verkar logiskt. Cellerna och hjärnan anpassar sig till det du gör. Om du tränar för att lära dig någonting, behövs myelin för att förbättra inlärningen.

Ju äldre du blir, desto svårare är det att lära sig nya färdigheter. Men du kan alltid lära dig nytt. Det kräver dock att du lär dig på ett särskilt sätt. Först och främst bör du lägga ifrån sig mobilen, som jag skrev om nyligen. Mobilen fångar din uppmärksamhet eller du kanske tänker att du inte ska använda mobilen. I båda fallen tappar du fokus. Nervceller som inte borde vara aktiva är aktiva. Det gör myeliniseringen ineffektiv. Oligodendrocyterna rusar runt och försöker isolera alla möjliga kablar. Men om du lyckas fokusera och därmed bara använda de nervceller och nervfibrer som krävs för det du vill lära dig, då kommer oligodendrocyterna endast att isolera dem. De inblandade nervcellerna bildar en neural krets och en färdighet är inget att än en neural krets. Först går det långsamt, men i takt med att oligodendrocyterna lindar varv efter varv av myelin runt kretsen i hjärnan, blir signalerna både snabbare och mer exakta. Du lär dig och du blir skicklig.

Bloggen om allt möjligt
I min blogg på Runners World, Hjärnfysikbloggen, försöker jag fokusera på löpning. På den här mer privata bloggen skriver jag om allt möjligt. Idag blev det ett inlägg om myelin. Jag är intresserad av det mesta och kanske framgår det i Jesper Grips nyfikna podd som jag var med i förra veckan. Vi pratade bl a om vetenskap, kunskap och löpning. Podden finns här:

https://m.soundcloud.com/user-973136045/nr-14-samtal-med-johan-renstrom

Hur man får en större hjärna

Ett av de största upptäckterna inom hjärnforskningen under de senaste åren är att hjärnan kan fortsätta att växa oavsett hur gammal man är. Denna inneboende anpassningsförmåga finns särskilt i de delar av hjärnan som är viktiga för minne, uppmärksamhet och problemlösning. När hjärnan växer blir den tjockare, tätare och större. Tillväxten är som störst i hippocampus, men hela hjärnan kan växa med nya synapser, bredare kommunikationskanaler och nya blodkärl. Det vanliga är dock att hjärnan redan efter 50 år börjar glesna och minska; men det går att vända på denna utveckling genom att förse hjärnan med syre, med mer tillväxtfaktorer som BDNF och se till att man undviker ihållande stress.

En vanlig hjärna börjar tunnas ut så sakta redan i 50-årsåldern. Denna långsamma hjärndöd går fortast i hippocampus (egentligen hippocampusar, en i höger och en i vänster hjärnhalva), ett område som är viktigt för minne och lärande. Förändringar i det området märks. Hippocampus ordnar inkommande information och bestämmer vad som ska lagras. Man skulle kunna likna hippocampus vid att gå till brevlådan och titta på inkommande post. Den sparar det vi tycker är viktigt som räkningar och brev från vänner och kastar det som vi tycker är oviktigt, som reklam. På samma sätt ser hippocampus till att spara det som vi av någon anledning uppmärksammar, medan det som inte gör något intryck sorteras bort, förmodligen i drömmarnas villervalla.

Myelin isolerar och snabbar på signalerna. Bildkälla Wikipedia.

När hjärnan krymper är det de delar som utvecklades sist - som hippocampus - som krymper först. När en hjärna utvecklas, ser en typ av gliaceller (oligodendrocyter) till att signalerna mellan hjärnceller går fortare och säkrare genom att de lindar sig runt som isolering längs hjärncellens kabelliknande utskott (axon). Denna process kallas myelinisering. Myelin är vitt och de isolerade informationsvägarna i hjärnan kallas därför för den vita substansen. Hippocampus myeliniseras ganska sent och det är också det enda området i hjärnan som aldrig fullt ut myeliniseras, vilket tvingar neuronerna där att jobba hårdare när de skickar signaler till andra delar av hjärnan och de åldras fortare. De myeliniserade delarna av hippocampus vittrar bort i en takt med 0.5 % per år efter 50, förmodligen p g a minskat blodflöde. Det är därför som minnet börjar svikta först av alla hjärnfunktioner.

Fyra vägar till större hjärna
Som tur är går det att vända denna utveckling. Minskningen på 0.5 % är ett genomsnitt och det går att få hjärnan att växa igen. Det finns åtminstone fyra sätt:

1. Synaptogenes
När man lär sig något nytt - som att jonglera, ta simlektioner, tala italienska - då skapas nya kopplingar (synapser) mellan olika hjärnceller (en process som kallas synaptogenes). Genom att vara uppmärksam och träna hårt, förstärks dessa synapser. En person som lärt sig spela fiol eller jonglera utvecklar områden i hjärnan som koordinerar hand och öga så att dessa blir större än hos personer som inte spelar fiol eller jonglerar. Varje gång vi lägger ner arbete på att lära oss något nytt, ökar antalet kopplingar - synapser - och det sker redan inom några veckor. Fler kopplingar är bättre än färre, inte minst med tanke på att många kopplar av när de blir äldre och tappar synapser och förmågor. Om man vill fortsätta utvecklas ska man aldrig koppla av en enda synaps frivilligt. Genom att lära sig något nytt, stärker man nätverket som håller ihop hjärnan och därför bör man försöka lära sig något nytt varje dag. Man kan inte bli fullärd, det finns t ex alltid hundratals nya språk att lära sig. Så länge man utvecklar sig, utvecklas hjärnan, eftersom det i stort sett är samma sak.

En synaps. Källa wikipedia.

2. Bättre kommunikation
Hjärnans delar kommunicerar med varandra genom nätverk av vita, myeliniserade fibrerknippen, som skickar signaler fram och tillbaka. Om hippocampus behöver kommunicera med en annan del av hjärnan som t ex pannloben, skickar den ett meddelande via dessa kablar. Kvaliteten på signalen beror på två saker: antalet synapser mellan de nervceller som bildar dessa fiberknippen och hur väl myeliniserade dessa är. Ju mer myelin som virats runt hjärncellernas utskott, desto snabbare och säkrare färdas signalerna; det kan gå upp till 100 gånger snabbare med myelin än utan. Om det inte finns myelin krävs mycket mer energi för att trycka signalen vidare mot synapserna. Signalen blir sämre. Det kan man se på en nyfödd hjärna som nästan saknar myelin, men i takt med att barnet lär sig nya färdigheter fylls hjärnan av vit substans. När ett barn lär sig gå myeliniseras områden i hjärnan som sköter gåendet. I början stapplar barnet fram som om det gick i osynlig snö, men i takt med att hjärnan myeliniseras genom träning och envishet blir stegen säkrare.

Stinas första envisa steg med tungan rätt i munnen :)

3. Fler blodkärl
Hjärnan är kroppens mest blodtörstiga organ. En tredjedel av hjärnan består av blodkärl och 20 procent av hjärtats arbete går ut på att pumpa upp blod till hjärnan, som i sig bara väger två procent av kroppsvikten. Omkring 150000 km blodkärl slingrar sig runt i hjärnan och når ut till alla celler. Dessa blodkärl är helt nödvändiga för bra hjärnhälsa. Minsta störning kan försätta hela organismen ur spel. Hjärnan fungerar inte utan näring och syre och avbrott i denna tillförsel kan leda till allvarliga hjärnskador och död.

Ett sätt att öka blodflödet är att träna. När man springer bildas nya blodkärl genom angiogenes. Fler blodkärl leder till att mer syre kan tränga in i hjärnans mitokondrier. De minsta kapillärerna når djupare in och förbättrar hjärnans infrastruktur. Hjärnan kan ta in mer syre och näring och göra sig av med avfallsprodukter som slängs i de nya blodkärlen för transport ut ur kroppen.

4. Neurogenes
Sedan 15 år vet man att det - tvärtemot tidigare kunskap - bildas nya hjärnceller (neurogenes) i vuxna hjärnor. I en av de första studierna från 1997 kunde forskarna visa att möss som lever i en stimulerande miljö där de kan springa och umgås med andra, hade mycket fler nervceller i hippocampus än möss som levde ensamma i trista burar. det berodde framför allt på att de nya hjärncellerna - som bildades i båda mössgrupperna - fick en uppgift och överlevde hos de aktiva mössen.

Ett år senare kunde en forskargrupp under professor Peter S. Eriksson (spring Göteborgs jubileumslopp och stöd Peter Erikssons minnesfond) visa på neurogenes hos människor. Nu vet man att neurogenes pågår hela livet och att träning och aktivitet förbättrar de nya hjärncellernas överlevnad, men också att faktorer som stress, depression och sömnsvårigheter, motverkar neurogenes.

Om man följer 1-4 ser det ut så här i hjärnan. Bildkälla.

Syre, näring och BDNF
De kanske tre viktigaste faktorerna för att möjliggöra fler synapser, fler blodkärl, bättre kommunikationer och neurogenes, är tillgång till syre, näring och tillväxtfaktorn BDNF.

Hjärnan kräver hela tiden en stadig tillgång till syre och glukos. Den klarar inte många minuter utan syre. Cellerna äter syre och signalerna som skickas kors och tvärs behöver syre för att kunna fortplantas genom nervtrådarna. Även myelin behöver syre för att upprätthålla den vita substansen.

Löpning ökar tillgången på syre genom att stärka hjärtat. Ett starkt hjärta pumpar mer syre; så allt som är bra för hjärtat, är också bra för hjärnan. Hjärnan är beroende av en bra pump som kan pressa syre och näring upp till hjärnan.

Den mat vi äter sönderdelas och skickas med blodet upp till hjärnan. Flera studier visar att hjärnan mår bra av en rik och varierad kost som t ex medelhavskost. Den är rik på nyttiga fetter som omega 3 , komplexa kolhydrater, antioxidanter och protein. Ännu viktigare än vad vi äter är kanske vad vi inte bör äta, som transfetter, socker och salt, fet och färdigtuggad, processad snabbmat. För hjärnan är omega 3 särskilt viktigt, men även vitamin D, samt folsyra och B12 som är viktiga för bildning av myelin. Det mesta, förutom vitamin D och till viss del omega 3, får man genom att äta en bra och varierad kost. Några exempel:

- ägg (folsyra , protein, riboflavin , vitamin B12)
- äpplen ( kolin , L- teanin , quercetin, vitamin A och C )
- rödbetor ( fibrer , folsyra , nitriter , kalium , C - vitamin )
- bladgrönsaker ( betakaroten , kalcium , folsyra , lutein , vitamin A, C , OCH K)
- granatäpplen (antioxidanter, folsyra , vitamin C och K)
- kyckling (järn , niacin, vitamin B6 och B12, zink)
- musslor ( järn , kalium , vitamin B12 , zink )
- ostron (järn , vitamin B12 och D , zink)
- quinoa (koppar , järn , vitaminer , zink)
- linfrö (folsyra , omega - 3 , tiamin , vitamin B6)
- pistagenötter (antioxidanter , kolin , omega - 3 , E - vitamin)
- valnötter (folsyra , omega - 3 , vitamin B6)
- grönt te (L - Theanin , quercetin , vitamin A och D)
- blåbär (antioxidanter, betakaroten, folsyra, vitamin A, C , och K)
- kaffe (antioxidanter, motverkar Alzheimer i doser om 3-4 koppar om dagen)
- fet fisk (omega 3, protein , vitaminer B12 och D)
- tomater (betakaroten , folsyra , lutein , lykopen , vitamin A , B6 , och C)
- rödvin/röda druvor (resveratrol)
- spenat (antioxidanter, kolin , folsyra , protein, vitamin A, B6 , OCH K)
- mörk choklad (flavonider)
- gurkmeja (Antioxidanter, kurkumin)

När hjärnan har fått syre och näring via blodet är det sedan viktigt att det finns tillräckligt mycket av tillväxtfaktorn BDNF för att skapa och förbättra hjärncellerna. BDNF är ett slags hjärngödsel. Ett flertal studier visar på en stark koppling mellan aerob träning och ökning av BDNF i hjärnan.

I en studie från 2011 delade man upp 120 otränade äldre personer i två grupper: en aerobisk grupp som promenerade 3 gånger i veckan och en grupp som stretchade. Efter 6 månader kunde man se att hippocampus vuxit med hela 2 % i den aerobiska gruppen, medan stretcharna tappat 1,4 % av sin hippocampus. Den aerobiska gruppen hade alltså återtagit 4 år av normalt åldrande i hippcampus. I olika tester kunde man också se att minnet förbättrades och att mängden BDNF påverkade tillväxten av hippocampus.

Några tips
Det räcker alltså med så lite som tre lätta aeroba träningspass i veckan för att vända och fördröja nedgången i hippocampus funktion. Det bildas ständigt nya neuroner där, men om de inte används och det inte finns BDNF så skrumpnar de nya hjärncellerna. Vi behöver alltså både träna fysiskt och utmana hjärnan med nya uppgifter, för att verkligen fördröja åldrandet och minnesförfallet.

Mitt tips är att man lägger in tre träningspass i veckan som gör att man blir andfådd. Sedan bör man också utmana och överträna hjärnan ibland. Ett bra sätt att tvinga hjärnan att använda sina minneskretsar är olika former av minnesteknik. Skriv inte lappar, utan lägg matlistan på minnet. Hjärnan blir bättre med träning och ju mer man över sitt minne, desto bättre blir man på att minnas och ett bra minne betyder att hjärnan mår bra.

Träningen
Varför gör jag det här? tänkte jag i måndags. Jag brukar inte tänka så. Jag brukar bara klä på mig och köra mitt pass. Jag hade sprungit ifrån villaområdet och genom fönstren kunde man se människor sitta i det blågrå ljuset från tv-apparterna. Själv stod jag på Myran - ett kolsvart och kallt flygfält. Jag hade sprungit en halvtimme genom skogen, men nu tänkte jag köra älglufs 4 x 4 ensam i mörkret. Pannlampan lyste upp en bubbla av ljus runt mig. Jag såg snökristaller i luften, men ingenting på marken. Det var så tyst att man nästan kunde höra hur snökristallerna slogs sönder mot marken. Sen lufsade jag fram och tillbaka. Frågan jag ställt mig innan hade jag glömt bort. Jag bara gjorde det, som jag brukar göra.

Simningen i torsdags gick lite sämre än senast, eller så var det mina förväntningar som var högre nu. Vi körde ett repetitionspass med många flytövningar och jag har inte blivit det minsta bättre på att flyta. Jag blev en slamkrypare igen …

I fredags sprang jag och Martin upp tre gånger på Södra berget på lunchen. Vi kunde konstatera att snökanorna gick för fullt, men mycket återstår. Idag har jag sprungit och älglufsat. Nästa vecka blir en återhämtningsvecka med lite lugnare träning efter tre ganska tuffa veckor. Formen känns bra. Vilopulsen ligger på 46.