运动益处广为人知,不仅能助减肥、强免疫、降慢病风险,还能提记忆与认知,使大脑更灵敏敏锐。以往研究显示,体育活动对认知的积极影响能遗传给下一代。更神奇的是,这些运动好处甚至能为隔代的智力发展奠定基础,哪怕后代并未亲身锻炼。
近期,J Neurosci杂志发布了一项研究,通过对小鼠祖父(F0)进行运动或不运动的干预,观察第二代(F2)雄性小鼠的行为与认知,以此评估锻炼的跨代效应。结果发现:与运动相关的认知好处不仅能传给子女,还能跨代传递,甚至在两代之后仍能持续影响后代。
爷爷的运动竟能提升孙子的智力!研究者对比了久坐不动的F0代小鼠的孙辈(F2SED)和经常运动的F0代小鼠的孙辈(F2RUN)。通过旷场实验来考察小鼠的活动性,结果显示,在首次探索环境中,两组的探索行为在各项指标上均无明显差别。当再次面对已熟悉的环境时,两组的表现也大致相同。
进一步地,研究者利用新目标识别测试、目标定位测试以及情境恐惧条件反射来评估小鼠的认知水平。研究发现,在新目标识别测试里,相较于久坐小鼠的后代(F2SED),经常运动小鼠的后代(F2RUN)在短期(1小时,STM)和长期(24小时,LTM)记忆方面都有显著提升,它们探索已知和未知目标的时间都更长,而且探索时间的长短并不影响其记忆表现。在更具挑战性的目标定位测试中,只有在相同的探索时长下,F2RUN小鼠才能明显察觉到物体空间位置的细微变动。至于情境恐惧条件反射测试,两组小鼠之间则未显示出差异。
总的来说,经常运动的小鼠孙辈(F2RUN)展现出更高的认知水平,这一发现证实了祖辈的运动确实能够促进孙辈认知能力的提升,并确认了运动所带来的认知增强具有跨代遗传的特性。
是如何实现这种代际传递的呢?为了探究这一问题,研究者利用齿状回的组织学标志物进行了深入研究。然而,结果显示,在神经干细胞的数量、颗粒细胞层的细胞数量、祖细胞的数量、未成熟新生神经元的数量以及齿状亚颗粒层的面积等关键指标上,两组小鼠之间并未发现显著的差别。这意味着,在成年海马神经发育的过程中,两组小鼠并未表现出明显的不同。
然而,一个值得注意的现象是,F0代的锻炼会对F1代成年海马神经发育产生积极影响。
为了深入了解这一过程,研究小组对海马体内的小RNA序列进行了详尽的分析,发现了35种与关键脑功能密切相关的差异表达miRNA。在这些miRNA中,有15种的表达减少,而另外20种的表达增加。进一步的研究发现,其中miRNA-144和miRNA-298这两种miRNA与认知能力之间存在显著的负相关关系。也就是说,F0代小鼠经过运动刺激后,这些miRNA的表达水平降低得越多,其F2代的认知能力就越强。
为了获得更全面的认识,研究者们进行了描述性分析,将F2代的RNA测序数据与前两代(F0和F1)的数据进行了对比。结果显示,有11种miRNA在三代的样本中表现出了一致的变化趋势,这表明它们可能是关键的研究对象,同时也是跨三代表观遗传效应的重要调控因素。
除此之外,研究团队还将F2代中显著差异表达的35种miRNA与F0和F1代的RNA测序数据进行比对,发现了6个具有显著差异的靶基因。这些基因也值得深入研究,以便更好地理解它们在跨代遗传中的作用。
总结本研究首次揭示了运动对祖辈产生的积极影响可以跨代传递至孙辈,并在他们的认知能力上产生持久的正面效果。这种影响可能由一组特定的miRNAs介导,这些分子能够在多代人之间持续发挥作用。
令人惊喜的是,运动不仅能在短期内带来益处,如改善健康状况,还能在长期内为后代带来认知上的提升。读到这里,你是否已经迫不及待想要开始锻炼了呢?因此,无论工作或学习多么繁忙,都不要忘记抽出时间进行运动。毕竟,这样的投资不仅能让你自己受益,还能惠及你的子孙后代!
参考文献:
[1] McGreevy KR, Tezanos P, Ferreiro-Villar I, et al. Intergenerational transmission of the positive effects of physical exercise on brain and cognition. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019;116(20):10103-10112. doi:10.1073/pnas.1816781116
[2] Cintado E, Tezanos P, De Las Casas M, et al. Grandfathers-to-Grandsons Transgenerational Transmission of Exercise Positive Effects on Cognitive Performance. J Neurosci. 2024;44(23):e2061232024. Published 2024 Jun 5. doi:10.1523/JNEUROSCI.2061-23.2024