Onderzoekers hebben bij muizen specifieke neuronen ontdekt die het uithoudingsvermogen rechtstreeks lijken te controleren, wat erop wijst dat de hersenen – en niet alleen de spieren – bepalen hoe lang je jezelf fysiek kunt pushen. De bevindingen vergroten de mogelijkheid van toekomstige therapieën om de trainingsprestaties te verbeteren door zich op deze hersencellen te richten, hoewel er nog steeds aanzienlijke hindernissen bestaan.
De rol van de hersenen bij fysieke grenzen
Tientallen jaren lang hebben wetenschappers de reactie van de hersenen op lichaamsbeweging los gezien van de fysieke veranderingen in het lichaam, zoals spiergroei. Dit nieuwe onderzoek suggereert echter dat hersenaanpassingen alle andere fysiologische verbeteringen coördineren en fungeren als een centrale regulator van het uithoudingsvermogen. De studie concentreerde zich op neuronen in de ventromediale hypothalamus, een gebied waarvan al bekend is dat het cruciaal is voor de fitnesswinst bij knaagdieren – een structuur en functie die consistent is bij alle zoogdieren, wat betekent dat vergelijkbare cellen waarschijnlijk ook bij mensen voorkomen.
Hoe hersenactiviteit toeneemt door oefening
Het team volgde de neuronale activiteit bij muizen tijdens trainingen op de loopband. Ze ontdekten dat neuronen met SF1-receptoren een verhoogde activiteit vertoonden terwijl de muizen renden, waarbij het aandeel geactiveerde cellen elke dag toenam. Op dag acht was ruim 53% van deze neuronen aan het vuren, vergeleken met minder dan 32% op dag één. Dit suggereert dat de hersenen, net als spieren, letterlijk hun uithoudingsvermogen ‘opbouwen’ door herhaalde oefeningen.
Het blokkeren van uithoudingsvermogenneuronen halveert de prestaties
Om dit verder te testen, gebruikten onderzoekers optogenetica (een op licht gebaseerde methode om neuronen te controleren) om deze aan uithoudingsvermogen gekoppelde cellen tijdelijk uit te schakelen in een aparte groep muizen. De muizen verbeterden hun loopafstand nog steeds met ongeveer 400 meter gedurende drie weken training… maar dit was de helft van de verbetering die werd waargenomen bij muizen met intacte neuronen.
Brandstofverbruik en spierherstel
De studie suggereert dat deze neuronen van invloed kunnen zijn op de manier waarop het lichaam energie gebruikt tijdens duuractiviteiten. Het remmen van deze cellen dwong muizen om sneller koolhydraten te verbranden, waardoor hun brandstofreserves voortijdig uitgeput raakten. De neuronen lijken ook de afgifte van PGC-1 alfa in de spieren te reguleren, een eiwit dat essentieel is voor efficiënt brandstofverbruik, en bevorderen een stijging van de bloedsuikerspiegel voor sneller spierherstel.
De toekomst van uithoudingsverbetering
Hoewel optogenetica niet levensvatbaar is bij mensen, denken onderzoekers dat het mogelijk zou kunnen zijn medicijnen of supplementen te ontwikkelen die deze neuronen activeren. Voorlopige experimenten die de neuronale activiteit versterken bij muizen resulteerden in een ruim dubbele uithoudingsvermogen vergeleken met controlegroepen. Dit zou vooral ten goede kunnen komen aan mensen met een beperkte inspanningscapaciteit, zoals ouderen of mensen die een beroerte hebben overleefd.
Voorbehoud en resterende vragen
Het vertalen van deze bevindingen naar mensen is niet gegarandeerd en er zijn zorgen over de veiligheid. Het overstimuleren van deze neuronen kan gevaarlijke dalingen van de bloedsuikerspiegel veroorzaken, gezien hun rol in de energieregulatie. Bovendien zijn de uithoudingsvermogencellen van de hersenen slechts een onderdeel van een breder gezondheidsbeeld. Oefening biedt een groot aantal voordelen – verbetering van de stemming, verminderde angst, cognitieve verbetering – die mogelijk niet volledig worden gerepliceerd door simpelweg deze neuronen te activeren.
Hoewel de ontdekking een fascinerende inkijk biedt in de controle van de hersenen over het fysieke uithoudingsvermogen, is het uiteindelijk onwaarschijnlijk dat dit de enige oplossing voor een betere gezondheid zal zijn.
