““Trening og hjernehelse”Trening og hjernehelse”

Linda H. Bergersen

Anatomy, Institute of Basic Medical Sciences &

Centre for Molecular Biology and Neuroscience

University of Oslo

NRK fagdag 4.juni 2009

78% vann, 10% fett, 8% proteiner, 1% karbohydrat, 3% andre 78% vann, 10% fett, 8% proteiner, 1% karbohydrat, 3% andre bestanddelerbestanddeler

Alle dyr har et nervesystemAlle dyr har et nervesystem Alle pattedyr hjerner er bygd opp på samme måteAlle pattedyr hjerner er bygd opp på samme måte Menneskehjernen er mer kompleks enn andre hjernerMenneskehjernen er mer kompleks enn andre hjerner

Hva består hjernen Hva består hjernen av?av?

Darwin, Charles, 1809-1882“On the Origin of Species by Means of Natural selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life”.

                    

To be or not to To be or not to be…….be…….

I hjernen starter alle viljestyrte bevegelser….

I hjernen kommer alle sanseinntrykk til bevissthet…

Hjernen er ansvarlig for tankevirksomhet, hukommelse, intelligens og følelser……

1.3 Kg 4.5 Kg

Sammenlignet med dyrene har mennesket svært stor hjerne i forhold til kroppsstørrelsen……

Storhjernehalvdelene er delt inn i Storhjernehalvdelene er delt inn i fire lapper. Lappene har fire lapper. Lappene har spesifikke men også overlappende spesifikke men også overlappende arbeidsoppgaverarbeidsoppgaver

Pannelappen: koordinasjon, orddannelse, initiativ, spontanitet,

assosiasjonsområder

Isselappen: språk, bidrar til å gjenkjenne form og romplassering av gjenstander, kroppsoppfatning

Lillehjernen: planlegging og kontroll av bevegelse, balanse og likevekt

Tinninglappen: hukommelse, romforståelse, hørsel, språkforståelse, lukt, følelser

Bakhodelappen: Syn

Hjernen er alene Hjernen er alene fantastisk……fantastisk……

Hjernen består av 100 Hjernen består av 100 milliarder (10milliarder (101111) nerve celler) nerve celler

Hver nervecelle har forbindelse Hver nervecelle har forbindelse med ~10000 andremed ~10000 andre

Det totale antallet forbindelser Det totale antallet forbindelser i hjernen er ~10i hjernen er ~1015 15 som kan som kan sammenlignes med antall sammenlignes med antall blader i regnskogen i Amazonas blader i regnskogen i Amazonas

Vi mister nerveceller hele Vi mister nerveceller hele tiden. 1 nervecelle per sekund. tiden. 1 nervecelle per sekund. 31 millioner per år. 31 millioner per år.

Tilsvarer en reduksjon på Tilsvarer en reduksjon på gjennomsnittlig 2 % i løpet av gjennomsnittlig 2 % i løpet av et liv. et liv.

Hvordan ser en Hvordan ser en nervecelle ut?nervecelle ut?

Nervecellen

En nervecelle har En nervecelle har til oppgave å til oppgave å danne og lede danne og lede nerveimpulser.nerveimpulser.

Nervecellene er Nervecellene er spesialiserte spesialiserte

Denrittene er mange Denrittene er mange og med mange og med mange forgreninger. Det forgreninger. Det er nervecellens er nervecellens motagerapparat for motagerapparat for informasjon fra informasjon fra andre nervecellerandre nerveceller

Aksonet (nervefiberen)

Axonet er som en Axonet er som en lang kabel.lang kabel.

Mange aksoner er Mange aksoner er isolert med en isolert med en fettholdig fettholdig myelinskjedemyelinskjede

Den elektriske Den elektriske nerveimpulsen nerveimpulsen flytter seg bortover flytter seg bortover aksonet til aksonet til nerveendennerveenden

The nerve impulse The nerve impulse travels at high speed – travels at high speed – 120 m/sec120 m/sec

Det er helt avgjørende Det er helt avgjørende at farten til elektriske at farten til elektriske nerve impulser er rasknerve impulser er rask

De raskeste De raskeste nerveimpusene har en nerveimpusene har en fart på 120 m/sek fart på 120 m/sek (=432km/h). Raskere (=432km/h). Raskere enn en Formel 1 bil. enn en Formel 1 bil. For at de elektriske For at de elektriske impulsene skal være impulsene skal være raske må aksonet raske må aksonet (nervefiberen ) være (nervefiberen ) være isolert med myelin isolert med myelin (fettlag)(fettlag)

MyelinMyelin I multippel sklerose ødelegges I multippel sklerose ødelegges

gradvis myelinet slik at gradvis myelinet slik at nervecellene ikke kan sende nervecellene ikke kan sende elektriske impulser effektivt elektriske impulser effektivt mellom hjernen og kroppen.mellom hjernen og kroppen.

The combined length of myelinated nerve The combined length of myelinated nerve fibres in the brain is 180000km – half the fibres in the brain is 180000km – half the distance from the earth to the moondistance from the earth to the moon

Hva er en synapse?

Nervecellene Nervecellene ligger ikke helt ligger ikke helt inntil inntil hverandre! En hverandre! En nervecelle er nervecelle er atskilt fra neste atskilt fra neste nervecellecelle nervecellecelle med en med en væskefylt væskefylt spalte.spalte.

Ca2+

SYNAPTISKSIGNALOVERFØRING

Aleksander Talgøy Holten, PhD, MD

HVIT OG GRÅ SUBSTANS

GRÅ SUBSTANS: Områder med mange nerveceller. HVIT SUBSTANS: Bunter av nerveutløpere som forbinder de ulike hjerneområdene.

hjernebjelken

Hvordan kan vi Hvordan kan vi opprettholde hjernens opprettholde hjernens funksjon?funksjon?

Use it – or loose it! “Brukspress”

Fysisk aktivitet er godt for hjernen.

Fysisk aktivitet og regelmessig trening styrker hjernen (flere grunner til å være fysisk aktiv)

Fysisk aktivitet gir en generell helseeffekt: reduserer blodtrykk, begrenser overvekt, motvirke fett og kalkavleiringer i blodårer.

Trening beskytter hjernen mot for tidlig aldring og degenerative hjerne sykdommer som Alzheimers og Parkinsons sykdommer.

Fysisk aktivitet øker også ytelsen til den friske hjernen.

Fysisk aktivitet øker evnen til kunnskapslæring.

Marcus Tullius Cicero skrev allerede før Kristi fødsel ”Det er mosjon alene som holder humøret oppe, og legemet i vigør”.

John Adams, USAs 2. president sa: John Adams, USAs 2. president sa: ”Mosjon gir styrke og liv til alle kroppens og ”Mosjon gir styrke og liv til alle kroppens og sinnets funksjoner. Den sprer glede og tilfredshet i våre sinn og gjør oss beredt til sinnets funksjoner. Den sprer glede og tilfredshet i våre sinn og gjør oss beredt til

alle slags ytelser og alle slags gleder”. alle slags ytelser og alle slags gleder”.

Henry Ford (1863-1947) : ”Å trene er tull. Hvis du er frisk, trenger du det ikke, og hvis du er syk, skal du ikke gjøre det”.

Å være i bevegelse har vært en naturlig del av bondekulturen.

Det er først de siste 50 årene at vår livsstil er sittende. Å være i bevegelse er godt for hjernen. Å gå (jogge, løpe) seg en tur gir ofte en følelse av ”å tenke klarere”

Forsøk både med dyr og mennesker viser at hjernen virker bedre hos fysisk aktive enn hos inaktive individer

Å være i bevegelse er naturlig……

HippocampusHippocampus (på (på innsiden/undersiden av innsiden/undersiden av

tinninglappen)tinninglappen)

Hva skjer i hjernen når vi trener?

Selv hos voksne dannes det nye nerveceller i hippocampus, et område i hjernen som er nødvendig for læring.

Hvis hippocampus blir ødelagt, kan du lese den samme avisen til frokost hver dag. Du husker verken hva du leste eller spiste.

Hva skjer i hjernen når vi trener?

Det viser seg at fysisk aktivitet og trening øker nydannelse av nerveceller i hippocampus, og samtidig bedrer hukommelse og evnen til å lære nytt – enten det er golf, tango eller et nytt språk.

””SLIK HA OSS GJORT I ÆLLE SLIK HA OSS GJORT I ÆLLE ÅR”……..ÅR”……..

Exercise induces new cells, Exercise induces new cells, growth factors, and excitatory growth factors, and excitatory synaptic receptorssynaptic receptors

Grønn = nerveceller (NeuN)Grønn = nerveceller (NeuN) Blå = glial celler (S100b)Blå = glial celler (S100b) Rød = nylig dannede Rød = nylig dannede

nerveceller (BrdU)nerveceller (BrdU)

Farmer et al. (2004) Neuroscience

Nervevekstfaktorer, BDNFNervevekstfaktorer, BDNF NMDA type glutamate receptor: subunit NR2BNMDA type glutamate receptor: subunit NR2B AMPA type glutamate receptor: subunit GluR5AMPA type glutamate receptor: subunit GluR5

3 måneder med utholdenhetstrening hos friske voksne mennesker

MRI viser økt blodvolum i gyrus dentatus i hippocampus

Hva skjer i hjernen når vi er Hva skjer i hjernen når vi er fysisk aktiv?fysisk aktiv? Fysisk aktivitet øker tettheten av Fysisk aktivitet øker tettheten av

hårrørsårer i hjernen. hårrørsårer i hjernen.

Fysisk aktivitet øker nydannelse av Fysisk aktivitet øker nydannelse av nerveceller i (gyrus dentatus) nerveceller i (gyrus dentatus) hippocampus. hippocampus.

Fysisk aktivitet fører til flere og mer Fysisk aktivitet fører til flere og mer koplekse dendritter med flere spinae. koplekse dendritter med flere spinae.

Overlever de nydannede Overlever de nydannede nervecellene ved kun å drive nervecellene ved kun å drive fysisk aktivitet?fysisk aktivitet? Fysisk aktivitet kan flerdoble Fysisk aktivitet kan flerdoble

nydannelsen av celler mens nydannelsen av celler mens brukspressbrukspress på hjernen til å oppleve på hjernen til å oppleve og å gjøre nye ting øker og å gjøre nye ting øker sannsynligheten for at de nydannete sannsynligheten for at de nydannete cellene overlever (Olson et al. 2006 cellene overlever (Olson et al. 2006 Hippocampus). Hippocampus).

Start/Fortsett med å være allsidig og Start/Fortsett med å være allsidig og vitebegjærligvitebegjærlig

Bruk hjernen til å lære noe nyttBruk hjernen til å lære noe nytt

Depressiv sykdom kan skyldes redusert nydanning av nerveceller i gyrus dentatus (hippocampus).

Antidepressiva så vel som elektrosjokk øker nydannelse av nerveceller. Latensen er gjerne opp til 6 uker for effekt av disse terapiformene.

Fysisk aktivitet bedrer stemningsleie, trolig gjennom samme mekanismer, og har i tillegg raskere innsettende gunstige effekter ved depresjon (Ernst et al. 2006 J Psychiatry Neurosci).

Mange bruker trening som redskap for å bedre humøret.

Antidepressiv behandling øker produksjonen av endorfiner

som så øker produksjonen av nervevekstfaktorer

som igjen øker nydannelsen av nerveceller

Det viser seg nå at fysisk aktivitet og trening virker via de samme mekanismene. I tillegg har fysisk aktivitet også raskere innsettende gunstig virkning

på psyken – og få bivirkninger.

Hvor mye må du trene?Hvor mye må du trene? Litt er mye bedre enn Litt er mye bedre enn

ingenting. ingenting. Men pulsen Men pulsen må oppmå opp for å påvirke en for å påvirke en bedre næringstilførsel til bedre næringstilførsel til nervecellene.nervecellene.

Fysisk aktivitet øker Fysisk aktivitet øker blodstrømmen i hjernen. blodstrømmen i hjernen.

Jo mer jo bedre gjelder ved Jo mer jo bedre gjelder ved lave og moderate lave og moderate treningsdoser, men treningsdoser, men kurven flater ut. kurven flater ut.

Nivået av Nivået av nervevekstfaktorernervevekstfaktorer fortsetter å øke under fortsetter å øke under regelmessig trening over regelmessig trening over flere måneder. flere måneder.

Hvor mye må du trene?Hvor mye må du trene?

For nervevekstfatorene kan du For nervevekstfatorene kan du oppnå optimal effekt allerede oppnå optimal effekt allerede ved trening annenhver dag, ved trening annenhver dag, men perspektivet er livslangt, men perspektivet er livslangt, det gjelder i alle aldere.det gjelder i alle aldere.

Uansett forutsetninger – Uansett forutsetninger – kondisjon, vekt, handicap – kondisjon, vekt, handicap – kan alle finne sin treningsform kan alle finne sin treningsform å dra nytte av. å dra nytte av.

Selv om du har vært Selv om du har vært forhindret i å trene en forhindret i å trene en periode, har du fortsatt periode, har du fortsatt gunstig effekt av tidligere gunstig effekt av tidligere trening, slik tilfellet er med trening, slik tilfellet er med muskelcellene.muskelcellene.

Vi står foran en eksplosjon i antall eldre og i aldersrelaterte sykdommer.

Fysisk aktivitet og brukspress på hjernen kan gi mildere symptomer på hjerneinfarkt

Fysisk aktivitet og brukspress på hjernen kan utsette Alzheimers sykdom

TelomerlengderTelomerlengder

Blodprøver kan fortelle hvor Blodprøver kan fortelle hvor gammel du blirgammel du blir

The Lancet (vol 361, p 393 The Lancet (vol 361, p 393 2003)2003)

Kromosomer er navnet vi har gitt på de små pakkene DNA er nøstet sammen i inne i cellekjernen

I enden av disse DNA nøstene sitter telomerene

Når en celle deler seg, kopierer først kromosomene seg selv, før de deler seg

Ved hver celledeling blir telomerlengdene kortere, inntil de når en kritisk grense……..

Telomerenes lengde sier noe om hvor langt kroppen har kommet i aldringsprosessen

Telomerlengde sammenheng med Telomerlengde sammenheng med livslengde?livslengde? En gruppe forskere En gruppe forskere

undersøkte (i år undersøkte (i år 2003) 20 år gamle 2003) 20 år gamle blodprøver og fant at blodprøver og fant at lengden på lengden på telomerene er en telomerene er en indikator på hvorvidt indikator på hvorvidt en person vil kunne en person vil kunne leve lenge etter leve lenge etter nådde 60 år. nådde 60 år.

Lengst Lengst telomerlengde- telomerlengde- høyest levealderhøyest levealder

Dette var første Dette var første gangen det ble vist at gangen det ble vist at telomerlengden telomerlengden hadde sammenheng hadde sammenheng med livslengdenmed livslengden

Resultatet støtter Resultatet støtter hypotesen om at hypotesen om at gradvis nedkorting gradvis nedkorting av telomerene er av telomerene er med på å bestemme med på å bestemme når vi skal dø.når vi skal dø.

Medfører dette riktighet-åpner det muligheten for å forlenge livet ved å forlenge

telomerlengden

• Hvordan skal jeg forlenge telomerlengden?

Hvordan utsette aldringen?

• The Association Between Physical Activity in Leisure Time and Leukocyte Telomere Length

• Lynn F. Cherkas, PhD; Janice L. Hunkin, BSc; Bernet S. Kato, PhD; J. Brent Richards, MD; Jeffrey P. Gardner, PhD; Gabriela L. Surdulescu, MSc; Masayuki Kimura, MD, PhD; Xiaobin Lu, MD; Tim D. Spector, MD, FRCP; Abraham Aviv, MD

• Arch Intern Med. 2008;168(2):154-158.

Undesøkelsen tar for seg 2401 frivillige tvillingpar (alder18-81år)

• (2401 white twin volunteers, comprising 2152 women and 249 men)

• Spørreskjema:

1: Ditt fysiske aktivitetsnivå de siste 12 mnd

• Røykevaner

• Kroppmasseindeksen blir målt (BMI)

• Sosioøkonomiske status

• I tillegg taes det blodprøver for å kunne undersøke telomerlengden i de hvite blodcellene

• Telomerlengden i hvite blodceller brukes som en markør for biologisk aldring

Som forventet fant forskerne at telomerene ble kortere med alderen

(21 nukleotider pr år)

De som var minst fysisk aktive hadde kortere telomerlengder i hvite blodceller enn de som var mer aktive.

Forholdet mellom telomerlengden og fysisk aktivitetsnivå forble signifikant etter å ha korrigert for kroppsmasseindeks, røyking, sosioøkonomiske status og fysisk aktivitetsnivå på jobben.

Gjennomsnittsforskjellen mellom de som var mest aktive og de som var minst aktive var 200 nukleotider.

10 år yngre……i fysisk alder

• De mest aktive hadde 200 minutter med fysisk aktivitet i uka-

• Fordelt på en uke betyr det 30 min fysisk aktivitet hver dag

• En times trening 3 dager i uka• De mest aktive hadde telomerer på

samme lengde som 10 år yngre stillesittende individer

Mat som er godt for hjertet Mat som er godt for hjertet er også godt for hjernen.er også godt for hjernen.

BrokkoliBrokkoli SpinatSpinat Fet fiskFet fisk Kalkun Kalkun Cottage cheeseCottage cheese BananBanan Frukt, bær og nøtterFrukt, bær og nøtter GrønnsakerGrønnsaker Grove kornprodukterGrove kornprodukter Kaffe (traktet) i moderate Kaffe (traktet) i moderate

mengder(3 kopper)mengder(3 kopper) Rødvin i moderate Rødvin i moderate

mengder (ett glass)mengder (ett glass)

LaksLaks ØrretØrret MakrellMakrell TunfiskTunfisk SildSild TranTran

MyelinMyelin Hvis du brenner deg på Hvis du brenner deg på

fingrene er det svart viktig at fingrene er det svart viktig at du trekker til deg hånden du trekker til deg hånden raskt.raskt.

Nerveceller sender sine Nerveceller sender sine signaler raskt via signaler raskt via nervefiberutløperen og er nervefiberutløperen og er dekket av et hvitt fettlag som dekket av et hvitt fettlag som vi kaller myelin. Myelinet vi kaller myelin. Myelinet virker som isolasjon rundt en virker som isolasjon rundt en elektrisk ledning og får elektrisk ledning og får nervesignalene til å gå 20 nervesignalene til å gå 20 ganger raskere enn om ganger raskere enn om myelinet ikke var der. myelinet ikke var der.

I multippel sklerose ødelegges I multippel sklerose ødelegges gradvis myelinet slik at gradvis myelinet slik at nervecellene ikke kan sende nervecellene ikke kan sende elektriske impulser effektivt elektriske impulser effektivt mellom hjernen og kroppen.mellom hjernen og kroppen. The combined length of myelinated nerve The combined length of myelinated nerve

fibres in the brain is 180000km – half the fibres in the brain is 180000km – half the distance from the earth to the moondistance from the earth to the moon

NeuronsNeurons are the ’main are the ’main cells’ of the braincells’ of the brain

Glial cells Glial cells comprise comprise ’supporting’ cells of ’supporting’ cells of several kinds – named several kinds – named after Greek after Greek gliaglia = = ’glue’’glue’

Glial cells are ~10 Glial cells are ~10 times as many as times as many as neuronsneurons

GliaGlia

SynapsenSynapsen Når nerveimpulsen Når nerveimpulsen når nerveterminalen når nerveterminalen åpnes åpnes spenningsavhengige spenningsavhengige kalsium-kanalerkalsium-kanaler..

Kalsium kommer inn i Kalsium kommer inn i nerveterminalen og gjør nerveterminalen og gjør at at

blærerblærer som er fylt med som er fylt med signalstoffer smelter signalstoffer smelter sammen med sammen med

nerveterminalmembrannerveterminalmembranenen frigør blærenes frigør blærenes innhold ut i den innhold ut i den synaptiske spaltensynaptiske spalten, , hvor det aktiverer hvor det aktiverer

mottagerapparatetmottagerapparatet på på neste nervecelle neste nervecelle (dendritten). (dendritten).

Kalsium

kontroll

kontroll