การออกกำลังกาย

ในการศึกษานี้ นักวิจัยพบว่าความแตกต่างของประสิทธิภาพการทำงานภายในหนูทดลองกลุ่มใหญ่มีสาเหตุส่วนใหญ่มาจากการปรากฏตัวของแบคทีเรียในลำไส้บางชนิดในสัตว์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า นักวิจัยติดตามผลกระทบนี้ไปยังโมเลกุลขนาดเล็กที่เรียกว่าสารเมตาโบไลต์ที่แบคทีเรียผลิตขึ้น ซึ่งเป็นสารเมตาโบไลต์ที่กระตุ้นประสาทสัมผัสในลำไส้เพื่อเพิ่มกิจกรรมในบริเวณสมองที่ควบคุมแรงจูงใจในระหว่างการออกกำลังกาย "หากเราสามารถยืนยันการมีอยู่ของวิถีทางที่คล้ายคลึงกันในมนุษย์ได้ มันอาจเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มระดับการออกกำลังกายของประชาชนเพื่อปรับปรุงสุขภาพของประชาชนโดยทั่วไป" คริสตอฟ ไทยสส์ ผู้เขียนอาวุโสด้านการศึกษา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านจุลชีววิทยาแห่ง Penn Medicine กล่าว . คนไทยและเพื่อนร่วมงานจัดทำการศึกษาเพื่อค้นหาปัจจัยที่กำหนดประสิทธิภาพการออกกำลังกายในวงกว้าง พวกเขาบันทึกลำดับจีโนม ชนิดของแบคทีเรียในลำไส้ สารเมแทบอไลต์ในกระแสเลือด และข้อมูลอื่นๆ สำหรับหนูที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม จากนั้นพวกเขาวัดปริมาณการหมุนวงล้อโดยสมัครใจในแต่ละวันของสัตว์ รวมถึงความอดทนของพวกมัน นักวิจัยวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้โดยใช้แมชชีนเลิร์นนิง ค้นหาคุณลักษณะของหนูที่สามารถอธิบายความแตกต่างของประสิทธิภาพการวิ่งระหว่างสัตว์แต่ละชนิดได้ดีที่สุด พวกเขารู้สึกประหลาดใจที่พบว่าพันธุศาสตร์ดูเหมือนจะมีส่วนเพียงเล็กน้อยของความแตกต่างด้านประสิทธิภาพเหล่านี้ ในขณะที่ความแตกต่างของประชากรแบคทีเรียในลำไส้ดูเหมือนจะมีความสำคัญมากกว่ามาก ในความเป็นจริง พวกเขาสังเกตเห็นว่าการให้ยาปฏิชีวนะในวงกว้างกับหนูเพื่อกำจัดแบคทีเรียในลำไส้ของพวกมันทำให้ประสิทธิภาพการวิ่งของหนูลดลงประมาณครึ่งหนึ่ง ในท้ายที่สุด ในกระบวนการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ที่กินเวลายาวนานหลายปี ซึ่งเกี่ยวข้องกับห้องทดลองมากกว่า 12 แห่งที่ Penn และที่อื่น ๆ นักวิจัยพบว่าแบคทีเรีย 2 สายพันธุ์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับประสิทธิภาพการทำงานที่ดีกว่า Eubacterium rectale และ Coprococcus eutactus ผลิตสารเมแทบอไลต์ที่เรียกว่า เอไมด์ของกรดไขมัน (เอฟเอเอ). ตัวรับกระตุ้นตัวรับที่เรียกว่า CB1 endocannabinoid receptors บนเส้นประสาทรับความรู้สึกที่ฝังอยู่ในลำไส้ซึ่งเชื่อมต่อกับสมองผ่านทางกระดูกสันหลัง การกระตุ้นเส้นประสาทที่จับตัวรับ CB1 เหล่านี้ทำให้ระดับสารสื่อประสาทโดปามีนเพิ่มขึ้นระหว่าง การออกกำลังกาย ในบริเวณสมองที่เรียกว่า ventral striatum striatum เป็นโหนดที่สำคัญในเครือข่ายรางวัลและแรงจูงใจของสมอง นักวิจัยสรุปได้ว่าโดปามีนที่เพิ่มขึ้นในภูมิภาคนี้ระหว่างการออกกำลังกายจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยการเสริมสร้างความปรารถนาที่จะออกกำลังกาย "เส้นทางการจูงใจจากลำไส้สู่สมองนี้อาจพัฒนาขึ้นเพื่อเชื่อมโยงความพร้อมของสารอาหารและสถานะของประชากรแบคทีเรียในลำไส้กับความพร้อมที่จะมีส่วนร่วมในกิจกรรมทางกายที่ยืดเยื้อ" J. Nicholas Betley, PhD, ผู้ร่วมวิจัยกล่าว ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาที่ School of Arts and Sciences แห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย "สายการวิจัยนี้สามารถพัฒนาเป็นสาขาใหม่ของสรีรวิทยาการออกกำลังกาย" การค้นพบนี้เปิดช่องทางใหม่ ๆ ในการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างเช่น มีหลักฐานจากการทดลองว่าหนูที่มีประสิทธิภาพดีกว่าจะมีอาการ "วิ่งสูง" ที่รุนแรงกว่า ซึ่งวัดในกรณีนี้โดยความไวต่อความเจ็บปวดที่ลดลง ซึ่งบ่งบอกว่าอย่างน้อยปรากฏการณ์ที่รู้จักกันดีนี้ก็ควบคุมได้บางส่วนเช่นกัน โดยแบคทีเรียในลำไส้ ขณะนี้ทีมกำลังวางแผนการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อยืนยันการมีอยู่ของเส้นทางจากลำไส้สู่สมองในมนุษย์ นอกเหนือจากการเสนอวิธีการลดน้ำหนักที่ปลอดภัยและราคาถูกเพื่อให้คนธรรมดาวิ่งและเพิ่มประสิทธิภาพของนักกีฬาชั้นยอดแล้ว เขาเสริมว่าการสำรวจเส้นทางนี้ยังอาจให้วิธีที่ง่ายกว่าในการปรับเปลี่ยนแรงจูงใจและอารมณ์ในสถานการณ์ต่างๆ เช่น การเสพติดและภาวะซึมเศร้า