CUBoulder的一个生物学家和工程师团队最近主持了一个针对微小蠕虫的锻炼班——他们的发现有朝一日可能会帮助医生治疗患有帕金森病和类似疾病的人类。

该研究深入研究了秀丽隐杆线虫这个令人难以置信的小世界。这些游动的线虫蠕虫只有1毫米长。新研究的合著者、分子、细胞与发育生物学系(MCDB)教授丁雪说，与人脑中的数十亿个神经元相比，它们只有302个神经元或神经系统细胞。但是他们确实拥有的神经元与我们自己的神经元非常相似。

“秀丽隐杆线虫可能是拥有人类所有重要细胞通路的最小动物，”薛说。

在他们发表在《科学进展》杂志上的最新研究中，该团队设计了一个名为“AcousticGym”的微型设施，大约有四分之一硬币那么大。该设备使用声波在液体储层内产生温和的漩涡，迫使秀丽隐杆线虫逆流游泳。

“以前，研究秀丽隐杆线虫运动的唯一方法基本上是将它们放入一个小容器中，摇晃它或让它们随心所欲地游泳，”该研究的合著者、PaulM研究所助理教授丁小云说。.Rady机械工程系。“有了这个新设备，我们可以精确控制他们游泳的强度和持续时间。”

研究人员使用健身房来检查运动对一组蠕虫的影响，这些蠕虫随着时间的推移会按照类似于人类帕金森氏症的模式失去神经元-一种神经系统疾病，人们会出现震颤和移动困难等症状。然而，这种退化似乎在游动了适当时间的蠕虫中减慢了速度。

“太少或太多的运动都不会达到有益的效果，”薛说。“有一个甜蜜点。”

骑自行车

生物学家自己对大脑和运动的兴趣可以追溯到几年前。薛某正在看晚间新闻，看到一个帕金森病患者骑车后症状好转的故事。

“骑自行车后，这个病人突然变得稳定多了，他能够更好地握住物体，”薛说。“我想：‘也许我们可以用它做点什么。’”

然而，研究真实人类患者的运动并不总是那么容易。例如，许多患有帕金森氏症的人年龄较大或平衡能力不足以持续锻炼。

研究过多种疾病的细胞基础的研究人员决定求助于他的老朋友秀丽隐杆线虫。

芯片健身房

Xue和他的团队与Ding的实验室联手，为体型较小的健身爱好者打造了完美的健身器材。研究人员的芯片健身房包括一个可以装满液体的井，大小非常适合秀丽隐杆线虫。MCDB的博士后研究员JoyitaBhadra和机械工程研究生NakulSridhar是这项新研究的共同主要作者。

“这口井大约是秀丽隐杆线虫的10倍，”丁说。“这相当于人类有多大的游泳池。”

在这项研究中，研究人员将蠕虫放入这些孔中，然后产生以圆形移动的慢波。该团队报告说，游泳练习没有对蠕虫造成任何伤害。

研究人员重点研究了两组秀丽隐杆线虫，科学家对它们进行了基因改造以模仿人类神经系统疾病。例如，其中一个突变体有八个“多巴胺能”神经元(产生多巴胺的细胞，多巴胺是身体和大脑中的一种重要分子)，这些神经元会在动物的一生中退化甚至死亡。帕金森病影响人类大脑中的同类细胞。

然而，运动可以减缓这种损失。

经过反复试验，该小组发现连续两天每天游泳5分钟可使秀丽隐杆线虫的神经元退化平均减少28%。

“如果他们只游2分钟，那是行不通的，”薛说。“如果你强迫他们游泳10分钟，那是行不通的。”

薛不确定为什么运动似乎对蠕虫有帮助。这可能归结为动物在伸展肌肉时产生的化学副产品。目前，研究人员希望利用他们的芯片健身房开始寻找可能能够治疗帕金森病症状的新药——锻炼的所有好处，而不需要锻炼。

“这是我们第一次有一个平台来开始筛选药物，例如，可以替代运动的有益效果，”薛说。“这对老年人或其他无法锻炼的人来说可能真的有好处。”