تأثیر پلی‌مورفیسم val66met ژن عامل رشد عصبی مشتق شده از مغز بر یادگیری مهارت حرکتی پیچیده

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه رفتار حرکتی، دانشکده‌ی تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استادیار، گروه رفتار حرکتی، دانشکده‌ی تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشیار، گروه رفتار حرکتی، دانشکده‌ی تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

4 استادیار، مرکز تحقیقات بیوشیمی و تغذیه در بیماری‌های متابولیک، دانشگاه علوم پزشکی کاشان، کاشان، ایران

چکیده

مقدمه: عامل رشد عصبی مشتق شده از مغز (BDNF یا Brain-derived neurotrophic factor)، پروتئینی است که نقش مهمی در حفاظت نورونی، نورون‌زایی و شکل پذیری سیناپسی دارد و به واسطه‌ی آن، می‌تواند نقش مهمی در یادگیری حرکتی ایفا کند. وجود پلی‌مورفیسم تک نوکلئوتیدی val66met در یکی از نواحی ژن BDNF، منجر به اختلال در بیان این پروتئین می‌شود. هدف از انجام تحقیق حاضر، بررسی تأثیر این پلی‌مورفیسم بر یادگیری مهارت حرکتی پیچیده بود.روش‌ها: 100 دانشجو از دانشگاه‌های شهر کاشان (با میانگین سنی 20/2 ± 60/21) به صورت تصادفی انتخاب شدند و پس از انجام آزمایش‌های ژنتیک، 46 نفر فاقد پلی‌مورفیسم val66met و 54 نفر تحت تأثیر این پلی‌مورفیسم شناسایی شدند. 28 نفر از افراد هر دو گروه ژنتیک (56 نفر)، پس از اجرای پیش‌آزمون، به 10 جلسه تمرین دراپ کنترلی بدمینتون پرداختند و 72 ساعت پس از آخرین جلسه‌ی تمرین، پس‌آزمون اجرا شد. برای بررسی طبیعی بودن توزیع داده‌ها، از آزمون Kolmogorov–Smirnov و برای تحلیل داده‌ها، از آزمون‌های Independent t و Repeated masseurs ANOVA، در سطح معنی‌داری 05/0 = α استفاده شد.یافته‌ها: هر چند هر دو گروه، پیشرفت قابل توجهی در اثر تمرین داشتند، تفاوت معنی‌داری در مراحل پیش و پس‌آزمون بین دو گروه وجود نداشت.نتیجه‌گیری: در کل، نتایج این تحقیق نشان از عدم تفاوت بین افراد دارای پلی‌مورفیسم val66met و افراد فاقد این پلی‌مورفیسم در یادگیری مهارت دراپ کنترلی بدمینتون بود. این عدم تفاوت، می‌تواند ناشی از عوامل بسیاری از جمله نوع تکلیف و شیوه‌نامه‌ی تمرینی مورد استفاده در این تحقیق باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) val66met Polymorphism on the Learning of Complex Motor Skill

نویسندگان [English]

  • Abolfazl Shayan-Nooshabadi 1
  • Alireza Saberi-Kakhki 2
  • Mehdi Sohrabi 3
  • Mohamad Ali Dowlati 4
1 PhD Student, Department of Motor Behavior, School of Physical Education and Sports Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Assistant Professor, Department of Motor Behavior, School of Physical Education and Sports Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Associate Professor, Department of Motor Behavior, School of Physical Education and Sports Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
4 Assistant Professor, Research Center for Biochemistry and Nutrition in Metabolic Diseases, Kashan University of Medical Sciences, Kashan, Iran
چکیده [English]

Background: Brain-derived neurotrophic factor (BDNF), is a protein that plays an important role in neuroprotection, neurogenesis and synaptic plasticity, by which it plays an important role in motor learning. The presence of val66met single nucleotide polymorphism in one area of the BDNF gene Leads to disruption in the expression of this protein. The purpose of this study was to investigate whether this polymorphism can impair the learning of the complex motor skill.Methods: 100 students from different universities in Kashan, Iran, (mean age 21/60 ± 2/20) were randomly selected and after genetic test, we identified 46 people without val66met polymorphism, while the other 54 were affected. 28 people of both genetic group (56 people overall), after Pre-test, practiced badminton drop shot for 10 sessions, and 72 hours after the last training session, the post-test had been done. Kolmogorov-Smirnov test was used to investigate the normality of data distribution, and independent t-test and repeated measures ANOVA were used for data analysis (α = 0.05).Findings: Results showed that, although both groups improved their performance through exercise, there was no significant difference between the groups in the pre and post-test.Conclusion: Results of the study showed no significant differences between people with and without val66met polymorphism in the learning of badminton drop shot; however, this may be due to many factors including the type of task and the exercise protocol used in this study.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Brain derived neurotrophic factor (BDNF)
  • Single Nucleotide Polymorphism
  • Learning
  • Motor skill

مراجع

  1. Freundlieb N, Philipp S, Schneider SA, Bruggemann N, Klein C, Gerloff C, et al. No association of the BDNF val66met polymorphism with implicit associative vocabulary and motor learning. PLoS One 2012; 7(11): e48327.
  2. Goekint M, Roelands B, de Pauw K, Knaepen K, Bos I, Meeusen R. Does a period of detraining cause a decrease in serum brain-derived neurotrophic factor? Neurosci Lett 2010; 486(3): 146-9.
  3. Egan MF, Kojima M, Callicott JH, Goldberg TE, Kolachana BS, Bertolino A, et al. The BDNF val66met polymorphism affects activity-dependent secretion of BDNF and human memory and hippocampal function. Cell 2003; 112(2): 257-69.
  4. Joundi RA, Lopez-Alonso V, Lago A, Brittain JS, Fernandez-Del-Olmo M, Gomez-Garre P, et al. The effect of BDNF val66met polymorphism on visuomotor adaptation. Exp Brain Res 2012; 223(1): 43-50.
  5. Meis S, Endres T, Lessmann V. Postsynaptic BDNF signalling regulates long-term potentiation at thalamo-amygdala afferents. J Physiol 2012; 590(1): 193-208.
  6. Huang ZJ, Kirkwood A, Pizzorusso T, Porciatti V, Morales B, Bear MF, et al. BDNF regulates the maturation of inhibition and the critical period of plasticity in mouse visual cortex. Cell 1999; 98(6): 739-55.
  7. Ou LC, Gean PW. Regulation of amygdala-dependent learning by brain-derived neurotrophic factor is mediated by extracellular signal-regulated kinase and phosphatidylinositol-3-kinase. Neuropsychopharmacology 2006; 31(2): 287-96.
  8. Griffin EW, Bechara RG, Birch AM, Kelly AM. Exercise enhances hippocampal-dependent learning in the rat: evidence for a BDNF-related mechanism. Hippocampus 2009; 19(10): 973-80.
  9. Klintsova AY, Dickson E, Yoshida R, Greenough WT. Altered expression of BDNF and its high-affinity receptor TrkB in response to complex motor learning and moderate exercise. Brain Res 2004; 1028(1): 92-104.
  10. von dem Bussche D. The role of brain-derived neurotrophic factor in cortical motor learning [Doctoral Thesis]. San Diego, CA: University of California; 2007.
  11. Gajewski PD, Hengstler JG, Golka K, Falkenstein M, Beste C. The Met-allele of the BDNF Val66Met polymorphism enhances task switching in elderly. Neurobiol Aging 2011; 32(12): 2327-19.
  12. Pivac N, Kim B, Nedic G, Joo YH, Kozaric-Kovacic D, Hong JP, et al. Ethnic differences in brain-derived neurotrophic factor Val66Met polymorphism in Croatian and Korean healthy participants. Croat Med J 2009; 50(1): 43-8.
  13. Pezawas L, Verchinski BA, Mattay VS, Callicott JH, Kolachana BS, Straub RE, et al. The brain-derived neurotrophic factor val66met polymorphism and variation in human cortical morphology. J Neurosci 2004; 24(45): 10099-102.
  14. Ho BC, Milev P, O'Leary DS, Librant A, Andreasen NC, Wassink TH. Cognitive and magnetic resonance imaging brain morphometric correlates of brain-derived neurotrophic factor Val66Met gene polymorphism in patients with schizophrenia and healthy volunteers. Arch Gen Psychiatry 2006; 63(7): 731-40.
  15. McHughen SA, Rodriguez PF, Kleim JA, Kleim ED, Marchal CL, Procaccio V, et al. BDNF val66met polymorphism influences motor system function in the human brain. Cereb Cortex 2010; 20(5): 1254-62.
  16. McHughen SA, Pearson-Fuhrhop K, Ngo VK, Cramer SC. Intense training overcomes effects of the Val66Met BDNF polymorphism on short-term plasticity. Exp Brain Res 2011; 213(4): 415-22.
  17. Antal A, Chaieb L, Moliadze V, Monte-Silva K, Poreisz C, Thirugnanasambandam N, et al. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene polymorphisms shape cortical plasticity in humans. Brain Stimul 2010; 3(4): 230-7.
  18. Hariri AR, Goldberg TE, Mattay VS, Kolachana BS, Callicott JH, Egan MF, et al. Brain-derived neurotrophic factor val66met polymorphism affects human memory-related hippocampal activity and predicts memory performance. J Neurosci 2003; 23(17): 6690-4.
  19. Li Voti P, Conte A, Suppa A, Iezzi E, Bologna M, Aniello MS, et al. Correlation between cortical plasticity, motor learning and BDNF genotype in healthy subjects. Exp Brain Res 2011; 212(1): 91-9.
  20. Beste C, Baune BT, Domschke K, Falkenstein M, Konrad C. Paradoxical association of the brain-derived-neurotrophic-factor val66met genotype with response inhibition. Neuroscience 2010; 166(1): 178-84.
  21. Shimizu E, Hashimoto K, Iyo M. Ethnic difference of
  22. the BDNF 196G/A (val66met) polymorphism frequencies: the possibility to explain ethnic mental traits. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet 2004; 126B(1): 122-3.
  23. Bath KG, Lee FS. Variant BDNF (Val66Met) impact on brain structure and function. Cogn Affect Behav Neurosci 2006; 6(1): 79-85.
  24. Tonacci A, Borghini A, Mercuri A, Pioggia G, Andreassi MG. Brain-derived neurotrophic factor (Val66Met) polymorphism and olfactory ability in young adults. J Biomed Sci 2013; 20: 57.
  25. Ghasempour L, Hosseini FS, Mohammadzadeh H. Effect of sensory integration training on fine motor skills in children with trainable mental retardation. Middle Eastern Journal of Disability Studies 2013; 3(1): 27-36. [In Persian].
  26. Carbone DL, Handa RJ. Sex and stress hormone influences on the expression and activity of brain-derived neurotrophic factor. Neuroscience 2013; 239: 295-303.
  27. Zhou J, Zhang H, Cohen RS, Pandey SC. Effects of estrogen treatment on expression of brain-derived neurotrophic factor and cAMP response element-binding protein expression and phosphorylation in rat amygdaloid and hippocampal structures. Neuroendocrinology 2005; 81(5): 294-310.
  28. Magill RA. Motor learning and control: Concepts and applications. 7th ed. New York, NY: McGraw-Hill Education; 2003.
  29. Janacsek K, Nemeth D. Predicting the future: From implicit learning to consolidation. International Journal of Psychophysiology 2012; 83(2): 213-21.
  30. Krakauer JW, Shadmehr R. Consolidation of motor memory. Trends Neurosci 2006; 29(1): 58-64.
  31. Bramham CR, Messaoudi E. BDNF function in adult synaptic plasticity: the synaptic consolidation hypothesis. Prog Neurobiol 2005; 76(2): 99-125.
  32. Cohen DA, Pascual-Leone A, Press DZ, Robertson EM. Off-line learning of motor skill memory: a double dissociation of goal and movement. Proc Natl Acad Sci U S A 2005; 102(50): 18237-41.
  33. Bracha V, Zhao L, Irwin KB, Bloedel JR. The human cerebellum and associative learning: dissociation between the acquisition, retention and extinction of conditioned eyeblinks. Brain Res 2000; 860(1-2): 87-94.
  34. Diedrichsen J, Verstynen T, Lehman SL, Ivry RB. Cerebellar involvement in anticipating the consequences of self-produced actions during bimanual movements. J Neurophysiol 2005; 93(2): 801-12.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 34، شماره 382 - شماره پیاپی 382
خرداد و تیر 1395
صفحه 506-514

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 آبان 1394
  • تاریخ بازنگری: 06 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار