مقدمه
یکی از معیارهای پویایی دانشگاهها، سلامت دانشجویان در تمامی ابعاد روانی، جسمانی و ورزشی است. دانشجویان در معرض استرس و فشارهای متعدد هستند و این استرسها میتوانند اثرات قابلتوجهی بر روی سلامت آنها بگذارند و در نهایت بر تمامی عملکردهای درگیر در یک تجربه موفق در دانشگاه شامل انگیزش، تمرکز، احساس ارزشمندی و خلق و خو تأثیر منفی بگذارد. از این رو توجه به سلامت روانی و جسمانی دانشجویان بسیار حائز اهمیت است و سلامتی آنها تضمینکننده ارتقای سطح علمی و پیشرفت جامعه است [1].
حافظه یکی از مهمترین عوامل مؤثر بر سلامت روان انسان است که نقش حیاتی در تشکیل و تغییر شخصیت، عملکرد شناختی و روانی، و همچنین در اختلالات روانی دارد. حافظه فعال یا حافظه کاری یک ظرفیت محدود و توانایی شناختی چند مؤلفهای جهت حفظ، پردازش و دستکاری اطلاعات پیچیده در یک بازه زمانی کوتاه است. مطالعات نشان دادهاند که حافظه کاری برای فرایندهای ذهنی مختلف همچون تخصیص توجه، پردازش معنایی و تغییر توجه بین وظایف ذهنی حیاتی است [2].
نوروترفینها مواد شیمیایی هستند که به تحریک و کنترل عصبزایی (نوروژنز) کمک میکنند و در هیپوکامپ، مخ، مخچه و ناحیه بازال مغز پیشین که نواحی حیاتی برای یادگیری، حافظه و تفکر عالی هستند، فعالند [3]. نوروتروفینها خانوادهای از عوامل رشد هستند که اساساً بهواسطه توانایی آنها در حفاظت بقای عصبی شناسایی میشوند [4].
یک عضو مهم از خانواده پروتئینی نوروترفینها، عامل نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) است. BDNF پروتئینی است که دارای طیف گستردهای از فعالیتهای زیستی است و اثرات چندنمودی را بر روی مغز و بافت محیطی اعمال میکند و توسط سلولهای ایمنی و ساختاری متفاوت در هر دو سیستم عصبی مرکزی و محیطی سنتز و آزاد میشود [5]. BDNF در تفکیک نورونی، شکلگیری مویرگهای جدید در دستگاه عصبی مرکزی، شکلگیری سیناپسی، مرگ برنامهریزی شده سلولی، جذب غذا و متابولیسم، حافظه و یادگیری و عملکردهای رفتاری نقش دارد [6]. مطالعات ارتباط احتمالی بین BDNF پایین و شرایط بالینی همچون افسردگی، آلزایمر، اسکیزوفرنی، زوال عقل، بیاشتهایی عصبی و پرخوری عصبی را نشان دادهاند [7].
عامل رشد شبه انسولین (IGF-1) عامل میانجی تروفیکی است که از طریق هورمون رشد عمل نموده و تنظیمکننده رشد سلولی و متابولیسم محیطی بدن است [8]. IGF-1 پیتید کوچکی است که در سرم بهصورت باند شده با پروتئینهای با قدرت چسبندگی بالا حرکت میکند [9]. عملکرد اصلی IGF-1 در مغز کنترل رشد سلولی، تمایز، بلوغ (از طریق تحریک میتوز و سنتز DNA) و فرآیندهای متابولیکی (یعنی جذب گلوکز و تولید پروتئین) است [10]. IGF-1 در مدلهای آسیب به دستگاه عصبی مرکزی اثرات محافظتکننده عصبی دارد و تکثیر سلول اجدادی و نورونها، الیگودندروسیتها و رگهای خونی جدید در شکنجهای دندانهدار هیپوکمپ را افزایش میدهد [11].
یکی از مهمترین عوامل حفظ و ارتقای سلامت روان و نیز ارتقای کیفیت زندگی انجام فعالیت بدنی و ورزش است. تمرینات مقاومتی یکی از انواع مختلف فعالیتهای بدنی است که در سالهای اخیر به ویژه در بین جوانان رونق یافته است. از این تمرینات برای ارتقای آمادگی جسمانی و سلامتی و نیز بازتوانی ورزشکاران آسیب دیده استفاده میشود [12]. در انسان شواهدی وجود دارد که نشان میدهد فعالیت بدنی میتواند سطوح BDNF را در سرم، هم در افراد جوانتر و هم در افراد مسنتر، حتی پس از یک دوره ورزش، افزایش دهد [13]. برخی از مطالعات بر این باورند که عوامل نوروتروفیک، بهویژه BDNF، پس از فعالیتهای عصبی و فیزیکی افزایش مییابد [14]. در موشهای مبتلا به کمبود BDNF دو ماه دویدن بر روی چرخهای دورانی باعث افزایش غلظت BDNF شد. بنابراین ورزش میتواند بهعنوان یک محرک غیردارویی برای افزایش غلظت BDNF در افراد مؤثر باشد [15]. IGF-1 به جهت رشد سلولهای عصبی، تمایز و سنتز و رهاسازی انتقالدهندههای عصبی حائز اهمیت است [16]. احتمالاً تأثیر فعالیت بدنی بر مغز بیشتر از طریق افزایش نوروژنز، بهبود سلامت مویرگی و افزایش انعطافپذیری نورونی اعمال میشود. فعالیت ورزشی از جمله تمرینات مقاومتی سطوح BDNF را در بسیاری از نواحی مغز از قبیل هیپوکمپ که فعالترین ناحیه مغز در راستای ترمیم و بازسازی مغز است، افزایش میدهد [17].
از طرفی بازیهای فکری مانند شطرنج و سودوکو سالهاست که به عنوان یک روش شناخته شده برای پیشگیری از زوال عقل، افزایش نوروژنز و محافظت از نورونها مورد توجه قرار گرفتهاند. انجام بازیهای فکری جنبههای مختلف شناختی را درگیر میکند، سلامت روان را بهبود میبخشد و نقشی کلیدی در تحریک سلولهای مغزی ایفا میکند. در واقع فعالیتهای ذهنی به عنوان عاملی در تقویت حافظه فعال و حافظه اپیزودیک کلامی عمل میکنند. به نظر میرسد، اثرات مثبت بازیهای فکری در افزایش نوروژنز و تقویت عملکرد شناختی از طریق افزایش سطوح عوامل نوروتروفیک از قبیل BDNF و IGF-1 به عنوان عامل میانجی تروفیکی اعمال میشود. اراضی و همکاران گزارش کردند که انجام یک جلسه بازی فکری شطرنج باعث افزایش معنیدار سطوح سرمی BDNF و IGF-1 در بازیکنان نخبه و مبتدی شطرنج گردید [1].
با توجه به شواهد فوق، BDNF به عنوان یکی از مهمترین عوامل انعطافپذیری عصبی، نقش حیاتی در یادگیری و حافظه ایفا میکند. از سوی دیگر IGF-1 نیز به عنوان میانجی مهم در رشد و بقای سلولهای عصبی شناخته میشود. تحقیقات نشان دادهاند که هم تمرینات مقاومتی و هم فعالیتهای شناختی میتوانند سطوح این فاکتورها را در خون و مغز افزایش دهند. با این حال تأثیر ترکیب این دو مداخله بر سطوح BDNF و IGF-1 و مکانیسمهای احتمالی که از طریق آنها این مداخلات میتوانند حافظه فعال را بهبود بخشند، بهطور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر شش هفته تمرین مقاومتی همراه با بازی فکری سودوکو بر سطوح سرمی BDNF و IGF-1 و عملکرد حافظه فعال در دانشجویان دختر انجام شد.
این مطالعه از نوع تجربی با طرح پیشآزمون-پسآزمون همراه با گروه کنترل بود که جامعه آماری آن شامل تمامی دختران دانشجو غیرفعال دانشگاه ایلام با دامنه سنی 30-20 سال در نیمسال اول سال تحصیلی 1404-1403 است. از بین جامعه آماری فوق پس از فراخوان در خوابگاههای دانشجویی دانشگاه ایلام، تعداد 40 نفر از افراد دواطلب بهصورت هدفمند و در دسترس بر اساس معیارهای ورود به مطالعه بهعنوان نمونه آماری انتخاب و بهطور تصادفی به چهار گروه 10 نفره تقسیم شدند: گروه تمرین، گروه بازی، گروه تمرین+بازی و گروه کنترل. معیارهای ورود به مطالعه شامل دامنه سنی 30-20 سال، تمایل به شرکت در پژوهش، برخورداری از سلامت کامل جسمانی، عدم وجود هرگونه رژیم غذایی کاهش یا افزایش وزن، عدم مصرف هرگونه دارو و مکمل خاص، عدم استعمال دخانیات، نداشتن سابقه بیماری و عفونت اثرگذار بر فاکتورهای ایمنی و آشنایی با تمرینات با وزنه بود. معیارهای خروج شامل ابتلا به بیماری یا آسیبهای عضلانی-اسکلتی در حین مطالعه، مصرف هرگونه دارو یا مکمل مؤثر بر متابولیسم، سیستم عصبی و ایمنی در خلال تحقیق، غیبت بیش از 3 جلسه در تمرینات، عدم تکمیل آزمونهای شناختی و انصراف از ادامه مشارکت به دلایل شخصی بود. پس از گروهبندی آزمودنیها، در ابتدا ویژگیهای در ابتدا ویژگی های پیکرسنجی آزمودنیها شامل شامل وزن، قد، ترکیب بدنی و نیز حافظه اندازهگیری شد، سپس خونگیری اولیه از شرکتکنندگان در ساعت 10 الی 12 صبح و با حضور کارشناس پرستاری انجام گرفت. پس از آن، آزمودنیهای گروههای تجربی، تمرینات مقاومتی و بازی فکری را به مدت 6 هفته و سه جلسه در هفته اجرا کردند. در پایان 6 هفته و در مرحله پسآزمون، 48 ساعت بعد از آخرین جلسه تمرینی، مجدداَ از آزمودنیها نمونه خونی و همچنین آزمون حافظه گرفته شد.
پروتکل تمرین مقاومتی شامل 6 هفته، 3 جلسه در هفته و هر جلسه تمرین شامل گرم کردن و سرد کردن به مدت 15 دقیقه و بین 60 تا 90 دقیقه تمرین اصلی بود. تمرین مقاومتی شامل حرکات پرس سینه، پرس سرشانه، جلو بازو، کشش جانبی از پهلو، جلو پا با دستگاه و دراز و نشست است که هر حرکت به صورت سه ست ده تایی بود و در بین هر ست 30 ثانیه استراحت و 60 تا 90 ثانیه استراحت بین حرکات انجام شد. وزنه مورد استفاده برای افراد بر اساس یک تکرار بیشینه تعیین شد. برای محاسبه یک تکرار بیشینه، هر آزمودنی بر اساس توانایی عضلانی خود، وزنهای را انتخاب کرده و سپس حرکت موردنظر تا حد واماندگی تکرار کرد. با قرار دادن وزنه جابجا شده و تعداد تکرار انجام شده در فرمول، یک تکرار بیشینه محاسبه گردید. تعداد تکرار هر حرکت برای هر آزمودنی با توجه به آزمون یک تکرار بیشینه (1RM) بر اساس فرمول زیر تعیین شد [18]:

در تمرینات مقاومتی هر دو هفته یکبار آزمون یک تکرار بیشینه از آزمودنیها گرفته شد و در صورت پیشرفت، میزان بار اعمالشده افزایش یافت. پروتکل تمرینات ورزشی به مدت شش هفته، سه جلسه در هفته تحت نظارت و حضور کامل پژوهشگر صورت گرفت.
برای بخش بازی فکری نیز از بازی سودوکو همراه با زمانبندی برای سنجیدن میزان افزایش سرعت عمل افراد در حل جدول سودوکو استفاده شد. سودوکو یک بازی پازلی عددی است که نیاز به منطق و استدلال دارد. در این بازی، یک جدول 9×9 به 9 ناحیه 3×3 تقسیم میشود و هدف این است که جدول بهگونهای پر شود که هر عدد از 1 تا 9 در هر سطر، در هر ستون و در هر ناحیه 3×3 دقیقاً یکبار ظاهر شود. در هنگام بازی از زمانبندی هم برای سنجش افزایش یا کاهش سرعت افراد در طول تحقیق استفاده شد [19]. به منظور کنترل این متغیر و اطمینان از اعمال یک چالش شناختی تدریجی و مناسب، در طول شش هفته مداخله، درجه سختی سودوکوها به صورت پلکانی و برنامهریزیشده افزایش یافت. شرکتکنندگان در هفتههای ابتدایی با سودوکوهای با درجه سختی آسان آغاز کردند و سپس در هفتههای میانی به سودوکوهای با درجه سختی متوسط و در هفتههای پایانی به سودوکوهای با درجه سختی دشوار پرداختند. این رویکرد در جهت اطمینان از انطباقپذیری شرکتکنندگان با بازی و همزمان افزایش تدریجی سطح چالش شناختی بود تا اثرات تمرین تقویت شود.
برای بررسی متغیرهای بیوشیمیایی قبل از شروع تمرینات و 48 ساعت پس از پایان تمرینات در شرایط ناشتایی مقدار 10 سیسی از ناحیه ورید دست چپ آزمودنیها در شرایط استراحت کامل بهوسیله سرنگهای حاوی ماده ضد انعقاد EDTA نمونهگیری خون انجام و بلافاصله در مجاورت یخ قرار گرفت. در مرحله بعد سرم نمونههای خونی با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ (5 دقیقه، 3000 دور در دقیقه) جداسازی و جهت آنالیزهای بعدی در دمای 70- درجه سانتیگراد نگهداری شد. جهت سنجش سطوح سرمی BDNF از روش الایزا و کیت اختصاصی (شرکت ZellBio، ساخت کشور آلمان، شماره کیت RK00074، محدوده تشخیص 23.4 تا 1500 پیکوگرم بر میلیلیتر، حساسیت کمتر از 6.3 پیکوگرم/میلیلیتر و ضریب تغییرات کمتر از 10%) استفاده شد. همچنین برای سنجش سطوح سرمی IGF-1، از روش الایزا و کیت اختصاصی (شرکت ZellBio، ساخت کشور آلمان، شماره کیت RK00160، محدوده تشخیص 7.82 تا 500 نانوگرم/میلیلیتر، حساسیت: کمتر از 2.6 نانوگرم/میلیلیتر و ضریب تغییرات کمتر از 10%) استفاده شد.
برای ارزیابی حافظه فعال از نرمافزار آزمون حافظه کاری N-Back مؤسسه علوم رفتاری و شناختی سینا استفاده شد. این نرمافزار در سال 1389 توسط دانشگاه فردوسی مشهد و بر اساس نظریههای موجود یادگیری و با الگوبرداری از نرمافزار ربومِمو و انطباق آن با فرهنگ ایرانی تهیه شده است. این نرمافزار تمرینهایی را در سه بخش حافظه شنیداری، دیداری و فضایی (تثبیت) به صورت جداگانه با استفاده از اعداد حروف و اشکال به شرکت کنندهها ارائه میکند. دشواری در هر تمرین از یک تا نه طبقهبندی شده است و بهطور خودکار بالا رفته و امکان بهکارگیری حداکثر ظرفیت حافظه کاری را برای تمرین بیشتر و افزایش سطح حافظه فراهم میکند. در هنگام تمرین در هر بخش برای هر کوشش درست 20 امتیاز برای هر کوشش خطا 10 امتیاز به شرکت کننده داده میشود و در صورت کسب 100 امتیاز دشواری تمرین در آن بخش یک درجه افزایش مییابد. آزمون N-Back سه گام دارد. در back1 چنانچه محرک نشان داده شده با یک محرک قبل از خود مشابه بوده، آزمودنی کلید مشخص شده را فشار داده، در back-2 چنانچه محرک ارائه شده با محرک دو تا ماقبل خود مشابه بوده، آزمودنی کلید مشخص شده را فشار داده و در back-3 چنانچه محرک ارائه شده با محرک سه تا ماقبل خود مشابه بود، آزمودنی کلید مشخص شده را فشار داد. مدت زمان لازم برای انجام این آزمون 10دقیقه است. دادههای بهدستآمده از این آزمون شامل تعداد پاسخهای صحیح، تعداد پاسخهای غلط، تعداد مادههای بیپاسخ و میانگین سرعت واکنش پاسخهای صحیح است [20].
ملاحظات اخلاقی
پروتکل این پژوهش پس از تأییدیه اخلاقی از کمیته اخلاق در پژوهش دانشگاه ایلام طراحی و اجرا شد. قبل از انجام مطالعه و پس از توضیح کامل اهداف و روشهای تحقیق توسط محقق، از تمام شرکتکنندگان رضایتنامه کتبی شرکت در پژوهش اخد گردید. به شرکتکنندگان اطمینان داده شد که اطلاعات آنها محرمانه خواهد ماند و در صورت بروز آسیب هزینه درمان توسط مجری تأمین خواهد شد. همچنین خروج از مطالعه در هر مرحله از پژوهش برای شرکتکنندگان کاملاً اختیاری بود.
تجزیه و تحلیل آماری
از آمار توصیفی برای محاسبه میانگین و انحراف معیار و در بخش آمار استنباطی از آزمون شاپیرو ویلک جهت بررسی توزیع دادهها و به منظور بررسی تجانس واریانس گروهها در پیشآزمون و پسآزمون از آزمون لوین استفاده شد. از آزمون تی زوجی برای بررسی تفاوت درون گروهی و از آزمون تحلیل کوواریانس برای ارزیابی تفاوت بین گروهی استفاده شد. همچنین در صورت معنادار بودن نتایج آزمون کوواریانس برای تعیین محل تفاوت گروهها با یکدیگر از آزمون تعقیبی بونفرونی در سطح معناداری کمتر یا مساوی 0.05 استفاده شد. کلیه محاسبات و تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه 22 انجام شد.
مشخصات عمومی آزمودنیها در جدول 1 آورده شده است. نتایج آزمون شاپیروویلک نشان داد که توزیع دادهها در تمامی متغیرها در گروههای مختلف در پیشآزمون و پسآزمون نرمال بود (0.05 <p). سطح BDNF و IGF-1 خون و همچنین نمره حافظه در پیشآزمون و پسآزمون در گروههای مختلف در نمودار 1 ارائه شده است.


نتایج آزمون کوواریانس نشان داد که بین گروههای مختلف تحقیق در متغیر BDNF تفاوت معنیداری در پسآزمون وجود دارد (0.001 p<). نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی (جدول 2) در شاخص BDNF نشان داد که بین همه گروههای مداخله و گروه کنترل تفاوت معنیداری وجود دارد (0.001 p<). به این معنی که تمرینات مقاومتی، بازی فکری سودوکو و ترکیب این دو بر سطح سرمی BDNF آزمودنیهای تحقیق حاضر تأثیر داشته است. با توجه به جدول 2 تفاوت بین گروه ترکیبی با گروه تمرین و گروه سودوکو در متغیرهای IGF و BDNF معنادار است. همچنین تفاوت بین گروه تمرین و گروه ترکیبی در متغیر حافظه فعال نیز معنادار است.
با توجه به نتایج آزمون کوواریانس مشخص شد که حداقل در بین دو تا از گروههای پژوهش در نمرات پسآزمون شاخص IGF-1 تفاوت معنیداری وجود دارد (0.001 p<). نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی (جدول 2) در شاخص IGF-1 نشان داد که بین گروه کنترل و گروههای تمرین (0.02 =p) و همچنین گروه ترکیبی (0.001 p<) تفاوت معنیداری وجود دارد. اما بین گروه کنترل و گروه سودوکو تفاوت معناداری مشاهده نشد (0.13 =p).
با توجه به نتایج آزمون کوواریانس مشخص شد که حداقل در بین دو تا از گروههای پژوهش در نمرات پسآزمون حافظه فعال تفاوت معنیداری وجود دارد (0.001 p<). نتایج آزمون تعقیبی بونفرونی (جدول 2) در متغیر حافظه فعال نشان داد که بین گروه کنترل و گروه ترکیبی تفاوت معنیداری وجود دارد (0.001 p<) ولی گروه کنترل با دو گروه دیگر مداخله (تمرین و سودوکو) تفاوت معنیداری وجود ندارد.
در جدول 3 نتایج آزمون تی زوجی تفاوت بین نمرات پیشآزمون و پسآزمون آزمودنیها در گروههای مورد بررسی در شاخصهای BDNF، IGF1 و حافظه فعال آمده است.


بحث و نتیجهگیری
نتایج این مطالعه نشان داد که ترکیب تمرین مقاومتی و بازی ذهنی سودوکود تأثیر همافزایی بر بهبود عملکرد حافظه فعال دارد. این سازگاری خاص پس از تمرینات مقاومتی، همراه با تغییرات مثبت در غلظت سطوح پایه BDNF و IGF-1 بود.
تجزیه و تحلیل دادههای حاصل از این مطالعه نشان داد که تمرین مقاومتی، بازی فکری سودوکو و ترکیب این آنها تأثیر معناداری بر سطح سرمی BDNF داشتهاند. یافتههای این پژوهش با نتایج مطالعات اریکسون و همکاران و گومز-پینیلا و همکاران که تأثیر تمرینات ورزشی بر افزایش BDNF را گزارش کردهاند، همسو است. مطالعه اریکسون و همکاران نشان داد که تمرینات هوازی منظم میتواند با تحریک ترشح BDNF، به بهبود عملکرد شناختی و انعطافپذیری عصبی مغز منجر شود [21]. همچنین تحقیقات گومز-پینیلا و همکاران تأیید کردهاند که فعالیتهای بدنی با شدت متوسط تا شدید، از طریق مکانیسمهای مختلفی از جمله افزایش فاکتورهای نوروتروفیک مانند BDNF، اثرات محافظتی بر سیستم عصبی دارند [22]. در این خصوص میتوان گفت که تمرینات بدنی موجب تغییر سطح برخی هورمونها نسبت به زمان استراحت میشود. اگرچه اهمیت فیزیولوژیکی بسیاری از این تغییرات در حال حاضر شناخته شده نیست، اما این واقعیت که آنها نسبت به فعالیتهای ورزشی عکسالعمل نشان میدهند، حائز اهمیت است. BDNF مجموعه گستردهای از خواص نوروتروفیک و محافظت عصبی در سیستم عصبی مرکزی و محیطی را دارد. در مورد مکانیسم افزایش BDNF گردش خونی در پاسخ به برنامه تمرینی نتیجهگیری شده است که ورزش بیان BDNF را در مغز و به ویژه در ناحیه هیپوکمپ از طریق تحریک گیرنده تیروزین کیناز B افزایش میدهد [23]. به علاوه بهکارگیری BDNF در برخی بافتها برای ترمیم بافتهای آسیبدیده افزایش مییابد و ممکن است رهایش BDNF از پلاکتها زیاد شود. بیش از 90% پروتئین BDNF خون در پلاکتها ذخیره شدهاند که میتواند از طریق فعالیت یا لختههای خونی رها شود [24]. چون سنتز پروتئین در پلاکت تأیید نشده است، احتمال دارد که پلاکتها BDNF را از مغز یا دیگر اندامهای خاص همراه با گردش خون بگیرند. فعالیت ورزشی، به عنوان یک پاسخ به افزایش استفاده از اکسیژن، تجمع رادیکالهای آزاد و گونههای اکسیژنی فعال همچون آنیون سوپراکسید و پراکسید هیدروژن را افزایش دهد و آنها به آسیب عضلانی و التهاب منجر شوند. تمرین همچنین موجب بروز استرسهای مکانیکی و آسیب به عضلات و اعصاب میشود [25] که این خود میتواند یکی از دلایلی باشد که سبب بالا رفتن میزان BDNF شده است. با این حال غیرهمسو با نتایج تحقیق ما، در تحقیق کاستانو و همکاران 16 هفته تمرین مقاومتی اثر معنیداری بر سطوح پلاسمایی BDNF نداشت [26]. در یک مطالعه دیگر، ابراهیمی و همکاران عدم تأثیر معنیدار 8 هفته تمرین مقاومتی بر سطوح سرمی BDNF در زنان میانسال مبتلا به سندرم متابولیک را گزارش کردند [27]. این ناهمخوانیها را میتوان عمدتاً به تفاوتهای اساسی در ویژگیهای جمعیت شناختی و وضعیت سلامت آزمودنیها نسبت داد. در مطالعه حاضر شرکت کنندگان دختران جوان سالم (22-20 سال) بودند که به طور طبیعی از سطوح بهینه انعطافپذیری عصبی و پاسخپذیری عصبی برخوردارند، در حالی که آزمودنیهای مطالعه قدرتی و همکاران، زنان سالمند مبتلا به دیابت نوع 2، آزمودنیهای تحقیق کاستانو و همکاران، بزرگسالان و آزمودنیهای پژوهش ابراهیمی و همکاران را زنان میانسال مبتلا به سندرم متابولیک تشکیل میدادند. مطالعات نشان دادهاند که بیماریهای متابولیک مانند دیابت و افزایش سن هر دو از عوامل شناخته شدهای هستند که از طریق مکانیسمهای مختلفی مانند مقاومت به انسولین، افزایش استرس اکسیداتیو و التهاب سیستمیک، میتوانند مسیرهای سیگنالینگ را مختل و باعث کاهش سطوح BDNF شوند [28]. این یافتهها به خوبی نشان میدهد که اثرات تمرینات ورزشی بر فاکتورهای نوروتروفیک مانند BDNF میتواند به شدت تحت تأثیر متغیرهای تعدیلکنندهای مانند سن، وضعیت متابولیک و سلامت عمومی قرار گیرد.
در مورد تأثیر بازیهای فکری مانند سودوکو بر سطح BDNF، نتایج تحقیق حاضر نشان داد که 6 هفته تمرین ذهنی سودوکو تأثیر معنیداری بر افزایش سطح سرمی BDNF دارد. این یافته با نتیجه تحقیقات سرتوری و همکاران و اراضی و همکاران همخوان است. برخی پژوهشها نشان دادهاند که فعالیتهای شناختی میتوانند با افزایش فعالیت نورونها در مناطق خاصی از مغز مانند هیپوکامپ و قشر پیشپیشانی، ترشح BDNF را افزایش دهند. بهعنوان مثال، اراضی و همکاران گزارش کردند که بازی فکری شطرنج میتوانند به بهبود و افزایش سطح BDNF در بازیکنان نخبه و مبتدی کمک کنند [1]. در تبیین این موضوع میتوان گفت که فعالیت ذهنی نقش مهمی در ترشح BDNF ایفا میکند. مکانیسمهای احتمالی برای افزایش سطح BDNF در سرم میتواند به دلیل افزایش پروتئین کیناز فعال شده با میتوژن (یک مسیر پیامرسانی داخل سلولی مهم در تولید و ترشح BDNF) در هیپوکمپ و قشر مغز باشد [29]. از طرف دیگر، فعالیت ذهنی میتواند BDNF بالغ را از طریق تغییر برخی مسیرهای پیامرسانی (به عنوان مثال پروتئین کیناز II وابسته به CaMKII و Synapsin I) افزایش دهد و یا بیان و فعال شدن فعالکننده پلاسمینوژن بافتی را افزایش دهد که به نوبه خود mRNA پروتئولیتیک BDNF بالغ را تقویت میکند [30].
در خصوص اثر همافزای تمرینات مقاومتی و بازیهای فکری در جمعیتهای جوان، مطالعهای در جستجوی محققان تحقیق حاضر یافت نشد. با این حال کاستانو و همکاران اثر ترکیبی تمرینات مقاومتی و تمرینات شناختی بر عملکرد فیزیکی و سطوح پلاسمایی BDNF در بزرگسالان سالم را مورد بررسی قرار دادند [26]. همسو با نتایج تحقیق ما، در تحقیق کاستانو و همکاران نیز ترکیب تمرینات قدرتی و تمرینات شناختی باعث افزایش معنیدار سطوح BDNF گردید. این یافته میتواند نشاندهنده اثر همافزای فعالیت بدنی و تحریک شناختی باشد. بهعبارت دیگر زمانی که این دو مداخله بهصورت ترکیبی اجرا میشوند، ممکن است مکانیسمهای مختلفی مانند افزایش جریان خون مغزی، تحریک نورونزایی و تقویت ارتباطات سیناپسی بهصورت همزمان فعال شوند و در نتیجه، افزایش بیشتری در سطح BDNF ایجاد کنند.
تجزیه و تحلیل یافتههای این پژوهش نشان داد که شش هفته تمرین مقاومتی اگرچه منجر به افزایش سطح سرمی IGF-1 گردید، اما این افزایش از لحاظ آماری معنیدار نبود. این نتایج با یافتههای مطالعه جیانگ و همکاران همسو است [31]. از دیدگاه مکانیسمی، کبد به عنوان منبع اصلی ترشح IGF-1 شناخته شده است که هپاتوکاینهایی نظیر IGF-1 را تولید میکند. این فاکتور رشد قادر به عبور از سد خونی- مغزی بوده و شواهد نشان میدهند که فعالیت ورزشی میتواند بیان آن را تعدیل نماید. افزایش IGF-1 ناشی از ورزش به نوبه خود میتواند موجب افزایش بیان BDNF در هیپوکامپ و تحریک نوروژنز گردد. یکی از مکانیسمهای محتمل در این زمینه، افزایش ترشح هورمون رشد در پاسخ به تمرینات مقاومتی است که با اتصال به گیرندههای کبدی، تولیدIGF-1 را تحریک مینماید [32]. مطالعات حیوانی نیز مؤید این یافتهها هستند. به عنوان مثال، ترجو و همکاران نشان دادند که ورزش موجب افزایش سطح IGF-1 در گردش خون و همچنین افزایش جذب آن توسط مغز میشود. این مطالعات حاکی از آن است که IGF-1 میتواند به عنوان واسطهای در نوروژنز ناشی از ورزش در هیپوکامپ عمل کند [33]. این یافتهها در مطالعات انسانی نیز تأیید شدهاند. مطالعه بورست و همکاران که اثرات تمرینات مقاومتی با حجمهای مختلف را بر سطوح IGF-1 بررسی کرده بودند، نشان داد که این نوع تمرینات میتوانند موجب افزایش معنیدار در سطوح IGF-1 شوند [34].
یافته دیگر مطالعه حاضر حاکی از آن بود که شش هفته فعالیت ذهنی (بازی فکری سودوکو) تأثیر معنیداری بر سطوح IGF-1 ندارد. با وجود محدود بودن مطالعات در زمینه تأثیر فعالیتهای شناختی بر سطوح IGF-1، نتایج این پژوهش نشان داد که محرکهای ذهنی به تنهایی قادر به القای تغییرات معنیدار در این فاکتور رشد نیستند. با این حال جالب توجه آنکه ترکیب تمرینات مقاومتی با فعالیت ذهنی در این مطالعه منجر به افزایش معنیدار سطوح IGF-1 گردید که میتواند حاکی از اثر همافزای این دو مداخله باشد.
نتایج این مطالعه همچنین نشان داد که ترکیب تمرین مقاومتی و بازی ذهنی سودوکو تأثیر همافزایی بر بهبود عملکرد حافظه فعال داشته است که با تغییرات مثبت در سطوح BDNF و IGF-1 نیز همراه بود. در این خصوص بررسی مکانیسمهای نوروفیزیولوژیکی مؤثر در بهبود عملکرد جسمی و شناختی نشان داده است که انجام همزمان یا متوالی فعالیتهای جسمی و شناختی میتواند منجر به اثرات همافزایی گردد. این چارچوب تحت عنوان اثر تسهیلکننده تمرینات جسمی و اثر راهنمایی تمرینات شناختی مطرح شده است که به ترتیب منجر به فعالسازی عصبی از جمله افزایش فاکتورهای رشد عصبی مثل BDNF و ایجاد سیناپسهای جدید میشوند [26]. این مکانیسم احتمالا یافتههای تحقیق حاضر را توجیه میکند. چرا که افزایش بیشتر سطح BDNF در گروه ترکیبی میتواند بهبود مشاهده شده در حافظه فعال را میانجیگری کند.
با این حال تمرین مقاومتی به تنهایی تأثیر معناداری بر حافظه فعال نداشت. این نتیجه با یافتههای برخی مطالعات همسو و با نتایج تعدادی ناهمسو بود. مطالعات موجود در زمینه تأثیر تمرینات مقاومتی بر عملکردهای شناختی به نتایج متناقضی دست یافتهاند. در حالی که برخی پژوهشها اثرات مثبت این نوع تمرینات را بر جنبههای خاص شناختی تأیید کردهاند [35]، سایر یافتهها نشان میدهند که پاسخهای شناختی ممکن است به طور متفاوتی به انواع مختلف تمرینات مقاومتی واکنش نشان دهند [36]. تا به امروز در مورد اینکه آیا این تناقضات عمدتاً ناشی از تفاوت در پارامترهای تمرینی از جمله شدت، مدت و فرکانس جلسات تمرینی است بحثهای زیادی انجام شده است. شواهد علمی نشان میدهد که رابطه دوز- پاسخ مشخصی بین تمرینات مقاومتی و بهبود شناختی وجود دارد. مطالعه چانگ و همکاران به طور خاص نشان داد که پروتکلهای تمرینی با شدت 80-60% یک تکرار بیشینه (1RM)، شامل 7 حرکت در 2 ست با 2 دقیقه استراحت بین ستها، هنگام اجرای حداقل دو بار در هفته به مدت 12-2 ماه، میتوانند به طور معنیداری موجب بهبود جنبههای مختلف شناختی از جمله سرعت پردازش اطلاعات، توجه، تشکیل حافظه و عملکردهای اجرایی شوند. این یافتهها بر اهمیت طراحی دقیق پروتکلهای تمرینی با در نظر گرفتن متغیرهای کلیدی مانند شدت، حجم و مدت مداخله تأکید میکنند [35].
همچنین نتایج مطالعه ما نشان داد که مداخله شش هفتهای بازی فکری سودوکو به تنهایی تأثیر معناداری بر حافظه فعال نداشته است، یافتهای که با نتایج مطالعه ابراهیمی و همکاران همسو و با نتایج پژوهش دمیرچی و همکاران در تضاد است [23، 27]. این ناهمخوانی ممکن است ناشی از تفاوت در طول مدت مداخله، نوع تمرینات ذهنی یا ویژگیهای جمعیت شناختی شرکتکنندگان باشد. در مقابل، ترکیب تمرینات مقاومتی با فعالیت ذهنی سودوکو منجر به بهبود معنادار عملکرد حافظه فعال شد، بهطوریکه میانگین نمرات این گروه بهطور قابلتوجهی از سایر گروهها بالاتر بود. این اثر همافزا احتمالاً از طریق مکانیسمهای چندگانه نوروبیولوژیک از جمله افزایش همزمان فاکتورهای نوروتروفیک نظیر BDNF و IGF-1 که موجب تقویت انعطافپذیری سیناپسی و بقای نورونی میشوند [37]، بهبود عملکرد عروق مغزی از طریق افزایش فاکتورهای رشد عروقی مانند VEGF و FGF2 [38] و تنظیم مثبت سیستمهای انتقالدهنده عصبی بهویژه سیستم دوپامینرژیک که در فرآیندهای شناختی نقش محوری دارد، اعمال میگردد [39]. این یافتهها مؤید آن است که ترکیب هدفمند تمرینات جسمانی و ذهنی میتواند با فعالسازی همزمان مسیرهای مختلف عصبی- زیستی، اثرات تقویتی چشمگیری بر عملکردهای شناختی داشته باشد، هرچند به نظر میرسد مدت و شدت مداخله از عوامل تعیینکننده اثربخشی این پروتکلها محسوب میشوند.
نتایج این مطالعه نشان داد که تمرینات مقاومتی به همراه بازی ذهنی سودوکود بر سطح BDNF، IGF-1 و حافظه فعال دانشجویان دختر دانشگاه ایلام مؤثر است. بنابراین ضروری است در راستای سلامت دانشجویان برنامههای ورزشی بدنی و ذهنی در برنامههای کاربردی دانشگاه گنجانده شود و به طرق مختلف دانشجویان را به فعالیتهای ورزشی مقاومتی و انجام تمرینات ذهنی تشویق نمود.
تشکر و قدردانی
این مقاله مستخرج از پایاننامه کارشناسی ارشد نویسنده اول است. این پژوهش به تصویب کمیته اخلاق در پژوهش دانشگاه ایلام با کد IR.ILAM.REC.1403.015 رسید. از زحمات اساتید مربیان این حوزه و تمامی دانشجویان عزیزی که در انجام این پژوهش ما را یاری نمودند، تشکر و قدردانی میشود.
تعارض منافع
نویسندگان اعلام میکنند که در این پژوهش هیچگونه تعارض منافعی وجود ندارد.
سهم نویسندگان
نویسنده دوم در مطالعات اولیه و طراحی پژوهش و نوشتن مقاله، نویسنده اول در اجرای عملی پروژه و جمعآوری دادهها و نویسنده سوم در مطالعات اولیه و طراحی پژوهش و تجزیه و تحلیل و تفسیر نتایج مشارکت داشتهاند. همه نویسندگان در ایدهپردازی و انجام طرح، همچنین نگارش اولیه مقاله یا بازنگری آن سهیم بودهاند و همه با تأیید نهایی مقاله حاضر مسئولیت دقت و صحت مطالب مندرج در آن را میپذیرند.
منابع مالی
در این پژوهش از هیچ ارگانی کمک مالی دریافت نگردید.
References
- Arazi H, Aliakbari H, Asadi A, Suzuki K. Acute effects of mental activity on response of serum bdnf and IGF-1 Levels in Elite and Novice Chess Players. Medicina 2019;55(5). doi:10.3390/medicina55050189
- Heyman T, Van Rensbergen B, Storms G, Hutchison KA, De Deyne S. The influence of working memory load on semantic priming. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 2015;41(3):911-920. doi:10.1037/xlm0000050
- Jamali B, Ameghani A, Tofighi A, Jamali A, Shiri M. The effect of single stage caffeine supplementation on serum cortisol and HSP72 concentrations and leukocyte count of male athletes. Iranian Journal of Nutrition Sciences and Food Technology. 2012;7(3):43-50. [Persian]
- Liu Y-F, Chen H-i, Wu C-L, Kuo Y-M, Yu L, Huang A-M, et al. Differential effects of treadmill running and wheel running on spatial or aversive learning and memory: roles of amygdalar brain-derived neurotrophic factor and synaptotagmin I. The Journal of Physiology. 2009;587(13):3221-3231. doi:10.1113/jphysiol.2009.173088
- Habibian M, Khosravi H, Farzanegi P. The effects of 8 weeks of vitamin C intake and regular aerobic exercise on serum brain-derived neurotrophic factor and insulin-like growth factor-1 levels in obese girls. Iranian Journal of Nutrition Sciences and Food Technology. 2016;11(3):21-30. [Persian]
- Rahmaty S, Rajabi H, Saadi M, Nikroo H. Effects of short-term sub-maximal cycling along with blood flow restriction on hematology changes in active males. Journal of Practical Studies of Biosciences in Sport. 2020;8(15):152-163. [Persian] doi:10.22077/jpsbs.2018.1259.1363
- Damirchi A, Hosseini F, Babaei P. Mental training enhances cognitive function and bdnf more than either physical or combined training in elderly women with MCI: A small-scale study. American Journal of Alzheimer's Disease and Other Dementias. 2018;33(1):20-29. doi:10.1533317517727068.1177
- Voss MW, Soto C, Yoo S, Sodoma M, Vivar C, van Praag H. Exercise and hippocampal memory systems. Trends in Cognitive Sciences. 2019;23(4):318-333. doi:10.1016/j.tics.2019.01.006
- Razavi MH, Alavi sH, Zabihi E, Loghmani M. Sport status in student’s leisure time system and presenting pattern. Journal of Sport Management and Motor Behavior. 2020;16(31):51-39. [Persian] doi:10.22080/jsmb.2018.8119.2112
- Szczęsny E, Slusarczyk J, Głombik K, Budziszewska B, Kubera M, Lasoń W, Basta-Kaim A. Possible contribution of IGF-1 to depressive disorder. Pharmacological Reports. 2013;65(6):1622-1631. doi:10.1016/s1734-1140(13)71523-8
- Aberg ND, Brywe KG, Isgaard J. Aspects of growth hormone and insulin-like growth factor-I related to neuroprotection, regeneration, and functional plasticity in the adult brain. TheScientificWorldJournal. 2006;6:53-80. doi:10.1100/tsw.2006.22
- Abe T, Beekley MD, Hinata S, Koizumi K, Sato Y. Day-to-day change in muscle strength and MRI-measured skeletal muscle size during 7 days KAATSU resistance training: A case study. International Journal of KAATSU Training Research. 2005;1(2):71-76. doi:10.3806/ijktr.1.71
- Lu L, Grimm JW, Shaham Y, Hope BT. Molecular neuroadaptations in the accumbens and ventral tegmental area during the first 90 days of forced abstinence from cocaine self-administration in rats. Journal of Neurochemistry. 2003;85(6):1604-1613. doi:10.1046/j.1471-4159.2003.01824.x
- Tsai CL, Chen FC, Pan CY, Wang CH, Huang TH, Chen TC. Impact of acute aerobic exercise and cardiorespiratory fitness on visuospatial attention performance and serum BDNF levels. Psychoneuroendocrinology. 2014;41:121-131. doi:10.1016/j.psyneuen.2013.12.014
- Reinhardt RR, Bondy CA. Insulin-like growth factors cross the blood-brain barrier. Endocrinology. 1994;135(5):1753-1761. doi:10.1210/endo.135.5.7525251
- Erickson KI, Miller DL, Roecklein KA. The aging hippocampus: interactions between exercise, depression, and BDNF. Neuroscientist. 2012;18(1):82-97. doi:10.1073858410397054.1177
- Ravasi AA, Pournemati P, Kordi MR, Hedayati M. The effects of resistance and endurance training on BDNF and cortisol levels in young male rats. Journal of Sport Biosciences. 2013;5(1):49-78. [Persian] doi:10.22059/jsb.2013.30458
- Azizbeigi K, Amirsasan R, Atashak S. The effect of two resistance training protocols on lipid peroxidation and plasma total antioxidant capacity changes in healthy men. Journal of Sport Biosciences. 2014;6(3):245-257. [Persian] doi:10.22059/jsb.2014.51988
- Louis Lee NY, Goodwin GP, Johnson-Laird PN. The psychological puzzle of Sudoku. Thinking & Reasoning. 2008;14(4):342-364. doi:10.13546780802236308.1080
- Jaeggi SM, Buschkuehl M, Perrig WJ, Meier B. The concurrent validity of the N-back task as a working memory measure. Memory. 2010;18(4):394-412. doi:10.09658211003702171.1080
- Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, Basak C, Szabo A, Chaddock L, et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011;108(7):3017-3022. doi:10.1073/pnas.1015950108
- Gomez-Pinilla F, Vaynman S, Ying Z. Brain-derived neurotrophic factor functions as a metabotrophin to mediate the effects of exercise on cognition. The European Journal of Neuroscience. 2008;28(11):2278-2287. doi:10.1111/j.1460-9568.2008.06524.x
- Damirchi A, Azali Alamdari K, Babaei P. Effects of submaximal aerobic training and following detraining on serum BDNF level and memory function in midlife healthy untrained males. Metabolism and Exercise. 2012;2(2):135-147. [Persian]
- Mizuno M, Yamada K, Olariu A, Nawa H, Nabeshima T. Involvement of brain-derived neurotrophic factor in spatial memory formation and maintenance in a radial arm maze test in rats. The Journal of Neuroscience : The Oficial Journal of the Society for Neuroscience. 2000;20(18):7116-7121. doi:10.1523/jneurosci.20-18-07116.2000
- Moraska A, Fleshner M. Voluntary physical activity prevents stress-induced behavioral depression and anti-KLH antibody suppression. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2001;281(2):R484-489. doi:10.1152/ajpregu.2001.281.2.R484
- Castaño LAA, Castillo de Lima V, Barbieri JF, de Lucena EGP, Gáspari AF, Arai H, et al. Resistance training combined with cognitive training increases brain derived neurotrophic factor and improves cognitive function in healthy older adults. Frontiers in Psychology. 2022;13:870561. doi:10.3389/fpsyg.2022.870561
- Ebrahimi M, Mirzaali P, Avandi M. Effect of 8 weeks resistance training on serum BDNF level and memory performance in middle-aged women with metabolic syndrome. Journal of physical activity and exercise physiology. 2016;9(1):1313-1324. [Persian]
- Bus BA, Tendolkar I, Franke B, de Graaf J, den Heijer M, Buitelaar JK, Oude Voshaar RC. Serum brain-derived neurotrophic factor: determinants and relationship with depressive symptoms in a community population of middle-aged and elderly people. The World Journal of Biological Psychiatry : The Official Journal of the World Federation of Societies of Biological Psychiatry. 2012;13(1):39-47. doi:10.15622975.3109.2010.545187
- Sartori CR, Vieira AS, Ferrari EM, Langone F, Tongiorgi E, Parada CA. The antidepressive effect of the physical exercise correlates with increased levels of mature BDNF, and proBDNF proteolytic cleavage-related genes, p11 and tPA. Neuroscience. 2011;180:9-18. doi:10.1016/j.neuroscience.2011.02.055
- Rojas Vega S, Strüder HK, Vera Wahrmann B, Schmidt A, Bloch W, Hollmann W. Acute BDNF and cortisol response to low intensity exercise and following ramp incremental exercise to exhaustion in humans. Brain Research. 2006;1121(1):59-65. doi:10.1016/j.brainres.2006.08.105
- Jiang Q, Lou K, Hou L, Lu Y, Sun L, Tan SC, et al. The effect of resistance training on serum insulin-like growth factor 1(IGF-1): A systematic review and meta-analysis. Complementary Therapies in Medicine. 2020;50:102360. doi:10.1016/j.ctim.2020.102360
- Pedersen BK. Physical activity and muscle-brain crosstalk. Nature Reviews. Endocrinology. 2019;15(7):383-392. doi:10.1038/s41574-019-0174-x
- Trejo JL, Carro E, Torres-Aleman I. Circulating insulin-like growth factor I mediates exercise-induced increases in the number of new neurons in the adult hippocampus. The Journal of Neuroscience : The Official Journal of the Society for Neuroscience. 2001;21(5):1628-1634. doi:10.1523/jneurosci.21-05-01628.2001
- Borst SE, De Hoyos DV, Garzarella L, Vincent K, Pollock BH, Lowenthal DT, Pollock ML. Effects of resistance training on insulin-like growth factor-I and IGF binding proteins. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2001;33(4):648-653. doi:10.00005768.1097-200104000-00021
- Chang YK, Pan CY, Chen FT, Tsai CL, Huang CC. Effect of resistance-exercise training on cognitive function in healthy older adults: a review. Journal of Aging and Physical Activity. 2012;20(4):497-517. doi:10.1123/japa.20.4.497
- Cassilhas RC, Viana VA, Grassmann V, Santos RT, Santos RF, Tufik S, Mello MT. The impact of resistance exercise on the cognitive function of the elderly. Medicine and Science in Sports and Exercise. 2007;39(8):1401-1407. doi:10.1249/mss.0b013e318060111f
- Vaynman SS, Ying Z, Yin D, Gomez-Pinilla F. Exercise differentially regulates synaptic proteins associated to the function of BDNF. Brain Research. 2006;1070(1):124-130. doi:10.1016/j.brainres.2005.11.062
- Kramer AF, Erickson KI. Capitalizing on cortical plasticity: influence of physical activity on cognition and brain function. Trends in Cognitive Sciences. 2007;11(8):342-348. doi:10.1016/j.tics.2007.06.009
- Ko IG, Kim CJ, Kim H. Treadmill exercise improves memory by up-regulating dopamine and down-regulating D(2) dopamine receptor in traumatic brain injury rats. Journal of Exercise Rehabilitation. 2019;15(4):504-511. doi:10.12965/jer.1938316.158
. Brain-Derived Neurotrophic Factor
. insulin-like growth factor 1
|