Как физические упражнения влияют на ваш мозг. Мозговой штурм: как занятия спортом делают нас умнее Физическая активность и мозговая деятельность

Добрый день! Все еще ищите мотивацию заняться спортом. Я тоже). Нашла массу полезной, обоснованной научно и проверенной информации о том, как спорт влияет на мозг. Думаю после прочтения статьи и просмотра предложенных видео, вы точно займетесь спортом хотя бы в течение месяца.

Многие люди имеют столь же распространенное, сколь и ошибочное мнение о том, что хорошая физическая подготовка и пристрастие человека к спорту и физической активности негативным образом влияют на его мыслительные способности. В основном такое мнение складывается благодаря распространенному клише «глупого качка», явственным примером которого в масс-медиа служит тот же Кузя из телесериала «Универ».

В настоящем мире, оторванном от телеэкрана, все выглядит совсем иначе. Многочисленные исследования ученых всего мира доказывают и подтверждают тот факт, что физическая активность напротив, только улучшает работу мозга – в том числе и те ее аспекты, которые связаны с долговременной памятью.

Занятный эксперимент

Истоками научных исследований в данном ключе стал один выдающийся факт, совершенно случайно попавший на глаза ученых. Одна из школ штата Иллинойс по необъяснимым причинам имела существенно более высокие средние показатели успеваемости и здоровья учащихся, нежели другие учебные заведения Соединенных Штатов. Так как это происходило еще в семидесятых годах, ученые далеко не сразу поняли, по какой причине возник данный феномен.

На деле все оказалось достаточно просто. Уроки физической подготовки проходили у учащихся ежедневно, до начала основных занятий. Таким образом, дети с самого утра успевали проснуться и разогреться. Помимо высокой средней успеваемости, школа на время исследований имела крайне низкий процент учеников, обладающих излишним весом – всего 3% от общего числа учащихся, что даже по тем временам для США было крайне хорошим показателем.

Позже ученые смогли научно обосновать полученные данные и доказать, что именно ежедневные уроки физической культуры дали такой интересный, неожиданный и мощный результат.

Почему спорт положительно влияет на мозг?

Почему же спорт оказывает исключительно положительное влияние на головной мозг человека? Физическая подготовка, как и любая другая активность человеческого организма, провоцирует в нем различные электрохимические процессы. Именно благодаря им физическая активность укрепляет не только мышечные и хрящевые ткани, но и улучшает мыслительные и когнитивные способности человеческого мозга.

Усиление нейронных связей

Первая причина, по которой физическая активность человека благотворно сказывается на головном мозге – это усиление нейронных связей в тканях головного мозга. Каким образом это работает?

Для этого вам придется понять схему работы нейронных связей, благодаря которым и происходит передача данных по нервной системе. Нейроны связаны между собой не физически, а химически – и связь между ними осуществляется посредством специальных гормонов, играющих роль нейротрансмиттеров – допамина (дофамина), серотонина и норепинефрина.

А дофамин — один из мощнейших медиаторов мотивации. Наше стремление что-то делать, выполнять какие-то задачи и даже просто браться за них во многом завязано именно на дофамин. Так что, если вам нужна мотивация что-то делать для достижения поставленной цели занимайтесь спортом.

Физическая активность организма увеличивает темпы выработки этих гормонов, благодаря чему механизм работы нашего головного мозга существенно ускоряется. При этом головной мозг работает более продуктивно.

Кроме того, физическая активность позволяет более рационально использовать запас накопленных в организме, но еще не усвоенных белков. Наращивается не только мышечная масса, но и «тела» нервных клеток. Нейрон представляет собой вытянутую в длину древовидную структуру с большим количеством отростков, каждый из которых может быть использован для создания новых нейронных связей. Специальная группа протеинов под названием BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor) используется головным мозгом для увеличения «ветвистости» нейронов – благодаря чему мозг становится производительнее в долгосрочной перспективе.

Подготовка к обучению

Как следствие выработки гормонов серотонина (гормон радости), допамина (гормон удовольствия) и норепинефрина (гормона концентрации внимания), занимающийся спортом человек постоянно находится в приподнятом настроении. Совсем не зря многие психологи советуют использовать физическую активность как средство борьбы с тревожными мыслями, депрессивными настроениями и прочими состояниями сознания, пагубно влияющими на работу мозга.

Таким образом, спорт позволяет привести голову в порядок, избавив вас от лишних негативных мыслей. Физическая активность помогает сосредоточиться на конкретной задаче – обучении – и достичь в ней немалых успехов.

Улучшение нейрогенезиса

Следует также отметить, что заявления о невосполнимости нервных клеток – это дезинформация. Как и другие ткани человеческого организма, нервные клетки могут воспроизводить сами себя методом банального деления. Однако существует одна важная тонкость: далеко не все появляющиеся в нашем организме нервные клетки включаются в работу нервной системы; и если такая «отключенная» от работы клетка существует в таком состоянии достаточно долго (две-три недели), то она необратимо погибает.

Физическая активность позволяет более эффективно встраивать новые нервные клетки в нервную систему, увеличивая тем самым число нейронных связей и улучшая когнитивные функции головного мозга. Это было выявлено при простейшем опыте над двумя контрольными группами лабораторных крыс: группа, которая имела возможность повышать свою физическую активность с помощью разных игрушек (вроде бегового колеса), имела существенно более развитую нервную систему, чем группа сородичей, лишенная таких благ.

Необходимое послесловие

Таким образом, можно с уверенностью заявить, что спорт – это не только здоровое, красивое, сильное и выносливое тело, но и работающий лучше нормы головной мозг.
Спорт в долгосрочной перспективе позволяет сделать нервную систему более сложной, тем самым увеличив количество нейронных связей и обеспечив мозг необходимым количеством веществ-нейротрансмиттеров. Простая разминка или пробежка перед необходимым вам заучиванием конспекта придаст вам более высокий уровень концентрации и добавит позитивных эмоций, необходимых для лучшего усвоения информации.

Разумеется, под спортом подразумевается простая физическая активность, в процессе которой ваше тело не получает прямого или косвенного ущерба. Разумеется, если вы решите заняться в этих целях боксом, то эффект будет несколько иным – в основном, из-за нередких ударов, направленных в голову.

Что вы думаете по поводу проведенных экспериментов? Я не думаю, пошла приседать. Буду рада вашим комментариям и замечаниям, а также вашим мотивашкам для занятий спортом.

Чтобы накачать мышцы, нужно тягать железо. Йога развивает гибкость и помогает расслабиться. Бег избавляет от лишних сантиметров на талии и является одним из самых быстрых способов подтянуть тело и похудеть. Различные фитнес-направления помогают нам стать здоровыми и сосредоточенными, создать идеальное тело. Они являются чем-то вроде энергетической бомбы и поднимают настроение.

Благодаря последним исследованиям мы можем развивать мозг в желаемом направлении так же, как и тело. Различные физические упражнения по-разному влияют не только на тело, но и на мозг: каждое из них активизирует конкретный участок.

Физическая активность делает нас более сообразительными, отсрочивает приближение старческого слабоумия, помогает бороться с и болезнью Паркинсона. Это происходит благодаря тому, что кровь, насыщенная кислородом, гормонами и питательными веществами, быстрее поступает к мозгу. Всё это делает его таким же здоровым, эффективным и сильным, как сердце и лёгкие.

Учёные решили выяснить, на какие именно зоны мозга оказывают влияние высокоинтенсивные интервальные, аэробные и силовые тренировки, йога, а также другие комплексы упражнений.

Есть ли смысл ускоряться или, наоборот, лучше замедлиться? Идти в зал на силовые тренировки или заниматься йогой? Всё зависит от цели, которую вы преследуете: стать более сосредоточенным перед экзаменом или сложной работой, расслабиться или бросить курить.

Consciouslifenews.com

Влияние упражнений на память и исполнительные функции

Аэробные нагрузки

Догадки о влиянии конкретных типов упражнений на мозг появились 15 лет назад благодаря опытам на грызунах. Учёные выяснили, что у мышей, которые активно крутили колесо, формировались новые нейроны в гиппокампе - области мозга, отвечающей за память. Упражнения заставляли нейроны гиппокампа выкачивать особый белок - мозговой нейротрофический фактор (BDNF), способствующий образованию новых нейронов. У подопытных мышей в ходе эксперимента улучшилась память, что позволяло им проще ориентироваться в лабиринте.

Вскоре это исследование было перенесено на человека.

У пожилых людей, которые выполняли аэробные упражнения три раза в неделю в течение года, улучшилась память. В их крови был более высокий уровень белка BDNF, а в области гиппокампа наблюдалось более активное образование новых нейронов.

Вывод о том, что бег и аэробная активность помогают бороться со старческим слабоумием и являются профилактикой болезни Альцгеймера, стал приятной новостью. Поиск других методов лечения и профилактики многих когнитивных нарушений продвигался довольно медленно, а существующие лекарства имели неприятные побочные эффекты.

Силовые упражнения

Тереза Лю-Амброз (Teresa Liu-Ambrose) из Университета Британской Колумбии (Канада) решила пойти дальше и раскрыть эту тему более подробно. Она захотела выяснить, на какие именно участки мозга воздействуют определённые упражнения, и искала способы замедлить развитие слабоумия у людей с когнитивными нарушениями. В процессе работы Тереза Лю-Амброз особо заинтересовалась влиянием силовых тренировок.

Чтобы проверить свою идею, Тереза Лю-Амброз провела исследование с участием 86 женщин с умеренными когнитивными нарушениями и сравнила эффект от аэробных упражнений с силовыми тренировками. Тереза оценила их влияние на память и исполнительные функции, которые включают в себя сложные мыслительные процессы (рассуждение, планирование, решение проблем и многозадачность).

Одна группа испытуемых дважды в неделю в течение часа занималась силовыми тренировками, в то время как вторая группа гуляла быстрым шагом, что давало достаточную нагрузку. Контрольная группа занималась только стретчингом.

После шести месяцев тренировок у членов групп, которые занимались силовыми тренировками и быстрой ходьбой, наблюдалось улучшение пространственной памяти - способности запоминать окружающую обстановку и своё место в ней.

Каждое упражнение имело свои положительные эффекты.

У членов группы, которая занималась силовыми тренировками, наблюдались значительные улучшения исполнительных функций. Также они показали лучшие результаты в тестах на ассоциативную память, которая обычно используется для связи представлений и обстоятельств друг с другом.

Люди, выполнявшие аэробные упражнения, значительно улучшили свою вербальную память, способность запоминать и находить нужные слова.

Испытуемые, которые занимались исключительно стретчингом, не показали улучшений в развитии памяти и исполнительных функций.

Совмещение разных типов активности

Если преимущества от силовых тренировок и аэробных упражнений различаются, что будет, если их объединить?

Для решения этой проблемы Уильям Бозерс (Willem Bossers) из Университета Гронингена (Нидерланды) разделил 109 человек со слабоумием на три группы. Одна группа выходила на 30-минутные прогулки быстрым шагом четыре раза в неделю. Комбинационная группа совершала получасовые пешие прогулки дважды в неделю. Кроме того, два раза в неделю люди из этой группы приходили на силовые тренировки. У контрольной группы тренировок не было.

Через девять недель Бозерс провёл комплексное тестирование, которое позволило измерить способность участников эксперимента решать проблемы, ингибирование (торможение) и скорость обработки данных. После обработки результатов он выяснил, что комбинационная группа показала лучшие результаты по сравнению с аэробной и контрольной группами.

Из результатов исследования можно сделать вывод, что для улучшения когнитивного здоровья пожилым людям недостаточно просто выходить на прогулку. Им нужно добавить в своё расписание парочку силовых тренировок.

Улучшение концентрации внимания

Положительные эффекты от тренировок распространяются не только на тех, у кого есть проблемы, но и на здоровых взрослых. После годового эксперимента со здоровыми пожилыми женщинами Тереза Лю-Амброз обнаружила, что силовая тренировка хотя бы раз в неделю приводит к значительным улучшениям исполнительных функций. и просто тонизирующие упражнения не давали такого эффекта.

Комбинация силовых тренировок с аэробными является идеальным вариантом, так как работа с весом высвобождает инсулиноподобный фактор роста - 1 (IGF-1) - гормон роста, который вырабатывается в печени. Он известен своим влиянием на связь между клетками мозга и способствует образованию новых нейронов.

Кроме того, аэробные упражнения повышают выработку белка BDNF, а силовые тренировки снижают уровень гомоцистеина - аминокислоты, количество которой возрастает в мозге пожилых людей, страдающих слабоумием.

Объединяя силовые и аэробные тренировки, вы получаете мощный нейробиологический коктейль. К сожалению, пока исследования не определили продолжительность целительного эффекта тренировок, но достаточно чётко указывают на то, что для поддержания умственного здоровья пожилые люди должны тренироваться.

Другие исследования показывают, каким образом различные упражнения влияют на развитие и способности ребёнка. К примеру, если вы хотите, чтобы ребёнок сосредоточился хотя бы на час, лучше всего позволить ему пробежать пару кругов. Двадцатиминутная ходьба оказывает моментальный положительный эффект на детское внимание и исполнительные функции. Бег и танцы имеют примерно такое же влияние. Также прогулка быстрым шагом помогает сосредоточиться на задании гиперактивным детям с дефицитом внимания.

Упражнения, которые нацелены на развитие каких-либо определённых навыков (к примеру, координация движений), ухудшают внимание. Большое количество правил и специальных упражнений может быть слишком трудным для детей, особенно перед тестами или в ситуациях, которые требуют сосредоточенности. Однако эти упражнения положительно влияют на развитие концентрации в перспективе.

Мария Кьяра Джалотта (Maria Chiara Gallotta) из Римского университета (Италия) выяснила, что такие игры со сложной координацией движений, как баскетбол или волейбол, помогают детям лучше сдавать тесты, требующие сосредоточенности.

Мозжечок - отдел головного мозга, который не только отвечает за координацию движений, регуляцию равновесия и мышечного тонуса. Он также принимает участие в концентрации внимания. Отработка сложных движений активирует мозжечок, который, взаимодействуя с лобной долей, повышает внимание.

Более того, у детей, занимающихся спортом, гиппокамп и базальные ганглии большего размера, чем у неактивных детей. Эти дети более внимательны. Базальные ганглии представляют собой группу структур, которые играют важную роль в движениях и целенаправленном поведении (превращении мыслей в действия). Они взаимодействуют с префронтальной корой и влияют на внимание, торможение и исполнительный контроль, помогая людям переключаться между двумя заданиями.

Взрослые также могут извлечь пользу из выполнения сложных спортивных задач. Исследования, проведённые в Германии, показали увеличение базального объёма ганглиев после таких упражнений на координацию, как удержание баланса, синхронизация движений рук и ног. Такой же эффект наблюдался и при работе с верёвками и шарами.

Упражнения на синхронизацию улучшают зрительно-пространственную обработку информации, которая необходима для определения расстояния в уме. К примеру, это может быть оценка времени на переход дороги до того, как загорится красный свет.

Другое объяснение сформулировано в исследованиях, проведённых Трейси Аллоуэй (Tracy Alloway) и Роуз Аллоуэй (Ross Alloway) в Университете Северной Флориды (США).

Учёные выяснили, что пара часов такой активности, как лазанье по деревьям, балансировка на перекладине или бег босиком, оказывают значительное влияние на оперативную память.

Оперативная память отвечает за способность удерживать информацию в голове и одновременно манипулировать ею. Она обрабатывает информацию и решает, что важно, игнорируя то, что не относится к работе, которую вы выполняете в данный момент. Оперативная память влияет практически на все ваши действия.

Что же особенного в лазанье по деревьям или балансировке на перекладине? Исследователи обнаружили, что только комбинация двух разных активностей даёт положительные результаты. Оба варианта в этом случае включают чувство проприоцепции (ощущения положения частей собственного тела относительно друг друга и в пространстве).

Должен также присутствовать ещё один элемент - расчёт расстояния до следующей точки, навигация или перемещение в пространстве. Положительный эффект даст то упражнение, в котором нужно одновременно двигаться и соображать, куда и как это делать.

Контроль аппетита

Один из последних модных спортивных трендов - (HIIT), которые включают в себя чередование упражнений с высокой и низкой интенсивностью нагрузки. Эти короткие тренировки дают такие же преимущества, как и более привычные длительные занятия.

У интервальной тренировки есть своё преимущество: короткие всплески активности снижают чувство голода.

Чтобы протестировать влияние интервальных тренировок на аппетит, учёные из Университета Западной Австралии пригласили мужчин с избыточным весом поучаствовать в эксперименте. Учёные попросили испытуемых в течение трёх дней кататься на велосипеде по 30 минут. Интенсивность тренировки должна была быть каждый раз разной. На четвёртый день испытуемые отдыхали.

Выяснилось, что после самой интенсивной тренировки и в течение оставшегося времени до сна мужчины ели меньше обычного. Более того, их аппетит в последующие несколько дней был в два раза меньше по сравнению с днями после тренировок с умеренной интенсивностью и после дня отдыха.

Одним из объяснений данного явления может быть то, что физические упражнения понижают уровень грелина - гормона голода. Он отвечает за сообщение с гипоталамусом - той частью мозга, которая регулирует ощущение сытости и сообщает, когда желудок пуст. Как только желудок наполняется, выработка грелина прекращается, чувство голода исчезает. После высокоинтенсивных тренировок уровень грелина в организме был самым низким.

Итоги

Итак, что стоит запомнить из этой массы исследований тем, кто хочет прокачать мозг при помощи физических упражнений?

Бег и аэробная активность помогают бороться со старческим слабоумием и предотвратить болезнь Альцгеймера, улучшают вербальную память, способность запоминать и находить нужные слова.
Силовые тренировки положительно влияют на исполнительные функции мозга, то есть планирование и регуляцию сознательных действий.
Игры со сложной координацией движений помогают детям лучше концентрироваться.
Интервальные тренировки позволяют контролировать аппетит.
Наибольшего положительного эффекта для мозга можно добиться, комбинируя разные виды активности, например аэробные и силовые нагрузки.

Зачем мы занимаемся бегом, аэробикой, плаванием? Чтобы лучше выглядеть, сбросить лишний вес, чтобы сосуды и сердце были в порядке... И вряд ли кто-то ходит в фитнес-клуб, чтобы улучшить память или внимание. А ведь давно известно: физические упражнения благотворно влияют не только на тело, но и на психику. Казалось бы, всё очевидно: если человек не злоупотребляет сидячим образом жизни, он меньше болеет, и мозгу от этого только польза. Но связь между физическими упражнениями и психическими функциями, как показали исследования последних лет, может быть более тесной и непосредственной.

Исследований тут масса. Например, в обзорной работе, опубликованной в British Journal of Sports Medicine несколько месяцев назад, утверждается, что возрастные ухудшения в когнитивных функциях у людей старше пятидесяти лет можно затормозить с помощью систематической физической активности. Пожилые люди, занимающиеся аэробикой в сочетании с упражнениями на сопротивление, лучше справляются с психологическими тестами, в которых нужно быстро переключаться с одной задачи на другую, тактически мыслить, сосредоточиваться и активно использовать рабочую память (так называют отдел памяти, работающий с актуальной информацией; подробно о том, что такое рабочая память и как она работает, см. «Науку и жизнь» № 7, 2017). Людей старшего возраста привлекают к таким исследованиям по вполне понятным причинам: с возрастом мозг естественным образом слабеет, и потому становится проще оценивать факторы, которые тормозят этот процесс. Однако похожие данные есть и для молодых людей, и даже для детей. Так, в статье в журнале Medicine & Science in Sports & Exercise (апрель 2017 года) говорится, что у детей в возрасте от 9 до 11 лет физическая подготовка и хорошая рабочая память идут рука об руку: если у ребёнка развиты мышцы, то и тесты на память он будет выполнять хорошо и, что немаловажно, демонстрировать успехи в учёбе. (Всё это, конечно, сильно расходится с привычным представлением о глуповатом школьном силаче и умном, но хилом «ботанике».)

В статье в журнале Neurology за 2016 год отмечалось, что разница в биологическом возрасте мозга между теми, кто регулярно занимается физическими упражнениями, фитнесом, спортом, и теми, кто физически не активен, может составлять целых десять лет. В то же время важно, что именно человек делает. Несколько лет назад исследователи из университета Питтсбурга (США) сравнили, как в течение года изменялось состояние мозга у пожилых людей, которые либо ходили три раза в неделю на пешую прогулку быстрым шагом (довольно продолжительную - от 30 до 45 минут), либо выполняли упражнения на растяжку. Оказалось, что у тех, кто гулял, некоторые области префронтальной коры и гиппокампа, отвечающие за планирование и память, увеличились в размерах. Увеличение было небольшое, всего 2–3%, и всё же его хватило, чтобы перекрыть возрастное «съёживание» мозга. Гулявшие участники эксперимента показали хорошие результаты и в тестах на пространственную память. У тех же, кто в течение года делал растяжки, гиппокамп продолжил уменьшаться, как это обычно и происходит в пожилом возрасте.

Есть сведения, что физическая активность помогает уменьшить когнитивные нарушения при шизофрении и при болезни Паркинсона; в частности, у больных шизофренией за несколько месяцев вполне умеренных упражнений на 12% увеличивался гиппокамп. Наконец, те, кто занимается спортом, прекрасно знают, что физические упражнения снимают стресс и дают ощущение лёгкой эйфории.

Но почему всё это происходит? Почему благодаря физической активности исчезает стресс, улучшается память, увеличиваются какие-то области мозга? Здесь есть несколько объяснений. Начнём с эмоций и стресса.

Считается, что чувство эйфории, возникающее после длительной физической нагрузки, появляется благодаря эндоканнабиноидам - нейромедиаторным молекулам, которые синтезируются в мозге и действуют на нейроны различных нервных центров. У эндоканнабиноидов много функций: они участвуют в регуляции аппетита, влияют на память, обучение и эмоции и, кроме того, служат своеобразным внутренним обезболивающим, к которому мозг прибегает в самых разных случаях. Физические упражнения стимулируют выброс нейромедиаторов, снижающих тревожность и вызывающих лёгкое чувство радости.

Но есть и другие антистрессовые механизмы, которые включаются при занятиях спортом. Известно, что стресс и депрессия вызывают атрофию нейронов и синапсов: связи между нервными клетками слабеют и рвутся, а новые не образуются. Нервная клетка становится «неконтактной» и ненужной, общее разнообразие нервных цепочек уменьшается, а уменьшение числа нервных контуров в свою очередь сказывается на когнитивных способностях и на умении находить выход из трудных ситуаций. Два года назад исследователи из университета Джорджии (США) показали, что у крыс, которые ведут активный образ жизни, нейроны успешно сопротивляются стрессовому эффекту, сохраняя способность формировать всё новые и новые клеточные контакты. И происходит это благодаря нейропептиду галанину, уровень которого заметно увеличивается после физических упражнений и увеличивается как раз в зонах мозга, отвечающих за борьбу со стрессом. Антистрессовый эффект «фитнеса», обеспеченный галанином, проявлялся и в поведении крыс: животные, несмотря на неприятные обстоятельства, которые им устраивали в эксперименте, были активны и любопытны - иными словами, не очень переживали из-за неприятностей и не тонули в стрессе.

Если говорить о когнитивных функциях и об увеличении некоторых зон мозга, то одно объяснение напрашивается само собой: упражнения ведь заставляют сердце чаще биться, следовательно, в мозге улучшается кровоснабжение и он начинает работать лучше. В пользу такой гипотезы говорят результаты исследователей из Техасского университета в Далласе (США): в 2013 году они опубликовали в журнале Frontiers in Aging Neuroscience работу, в которой утверждали, что физические упражнения стимулируют кровоснабжение задней поясной коры и гиппокампа. И там и там усиливался обмен веществ и повышалась активность нейронов. Участники эксперимента, регулярно упражнявшиеся в спортзале, лучше проходили тесты на память, причём изменения происходили именно в такой последовательности: сначала улучшался кровоток, потом - «когнитивка».

Но кровь - это ещё не всё. Клетки в нашем теле сами по себе не растут, им нужны молекулярные сигналы - специальные белки, которые действуют на клеточные рецепторы, подталкивая клетки к тем или иным действиям. Белки, стимулирующие рост и развитие нейронов, называются нейротрофинами, и самый активный среди них - BDNF (brain-derived neurotrophic factor , нейротрофический, или нейротропный, фактор мозга). BDNF включает гены, контролирующие рост нервных клеток и формирование новых синапсов, а значит, и нервных цепочек, и он особенно активен в гиппокампе и коре, то есть в областях, отвечающих за обучение и память. Было замечено, что и у животных и у человека уровень BDNF резко возрастает при физических упражнениях, что со скачком BDNF происходит прирост гиппокампа и улучшение когнитивных функций. Эксперименты на мышах показали: уровень сигнального белка остаётся высоким ещё в течение нескольких дней после «фитнеса». В 2013 году в журнале Cell Metabolism вышла статья, авторы которой описывали цепочку сигналов от мышц к мозгу. Исследователям удалось определить белок, выделяющийся из работающих мышц, который, действуя через несколько посредников, даёт сигнал специальным клеткам мозга синтезировать этот самый BDNF. То есть мышцы сами по себе дают мозгу стимулирующий сигнал.

Любопытно, что по одной из гипотез человеческий мозг эволюционировал по мере того, как человек становился физически более выносливым. Известно, что у более выносливых животных мозг больше, чем у менее выносливых (разумеется, если мы сравниваем животных примерно одинакового размера). С другой стороны, есть эксперименты по размножению грызунов-«атлетов». Особей, которые неутомимее прочих бегали в беличьем колесе, неоднократно скрещивали между собой, и в результате у потомков появлялись любопытные молекулярные особенности - у них повышался уровень разнообразных ростовых факторов, включая BDNF. В 2012 году в журнале Proceedings of the Royal Society Biology B появилась статья с описанием следующего варианта развития событий. Когда наши предки стали охотиться, наиболее удачливыми оказывались те, кто мог долго и упорно бежать, преследуя раненую добычу. Очевидно, самые выносливые особи получали эволюционное преимущество: они лучше питались, приносили добычу группе, пользовались популярностью у противоположного пола и т. д. Их гены переходили из поколения в поколение, в том числе и ген, обеспечивающий высокий уровень BDNF. Белок поначалу работал в мышцах, помогая расти нервам в них (вслед за усилением мышечной ткани должна была усилиться и её иннервация). Однако потом избыток BDNF добрался до мозга, и он резко «пошёл в рост». Конечно, были и другие важные эволюционные факторы, сделавшие человека «мозговитым», но связь мышц и мозга через BDNF вполне могла сыграть свою роль.

Со временем у гена, кодирующего BDNF, стали появляться новые варианты, и сейчас эффект от нейротропного фактора, скорее всего, будет зависеть от того, в каком именно виде ген BDNF достался индивидууму. У этого гена есть особый вариант, который можно найти примерно у 30% людей, - у его носителей некоторые зоны мозга меньше, чем у других, а сам человек более предрасположен к психоневрологическим и нейродегенеративным болезням. Исследователи из Миланского университета обнаружили, что если в геноме есть такой особый ген BDNF, то физические упражнения не действуют против стресса и тревожности. (Учитывая роль белка BDNF в мозге, неудивительно, что от него зависит и стрессовая реакция.) Впрочем, физические упражнения влияют на активность целого ряда генов в мозге, многие из которых не имеют прямого отношения к синапсам и передаче нейронных импульсов. Так что придётся подождать, пока исследователи получат полную картину того, как мышцы действуют на мозг, хотя начать заниматься спортом можно уже прямо сейчас.

Кирилл Стасевич

Зачем мы занимаемся бегом, аэробикой, плаванием? Чтобы лучше выглядеть, сбросить лишний вес, чтобы сосуды и сердце были в порядке… И вряд ли кто-то ходит в фитнес-клуб, чтобы улучшить память или внимание. А ведь давно известно: физические упражнения благотворно влияют не только на тело, но и на психику. Казалось бы, всё очевидно: если человек не злоупотребляет сидячим образом жизни, он меньше болеет, и мозгу от этого только польза. Но связь между физическими упражнениями и психическими функциями, как показали исследования последних лет, может быть более тесной и непосредственной.

Исследований тут масса. Например, в обзорной работе, опубликованной в «British Journal of Sports Medicine» несколько месяцев назад, утверждается, что возрастные ухудшения в когнитивных функциях у людей старше пятидесяти лет можно затормозить с помощью систематической физической активности. Пожилые люди, занимающиеся аэробикой в сочетании с упражнениями на сопротивление, лучше справляются с психологическими тестами, в которых нужно быстро переключаться с одной задачи на другую, тактически мыслить, сосредоточиваться и активно использовать рабочую память (так называют отдел памяти, работающий с актуальной информацией; подробно о том, что такое рабочая память и как она работает, см. «Наука и жизнь» № ). Людей старшего возраста привлекают к таким исследованиям по вполне понятным причинам: с возрастом мозг естественным образом слабеет, и потому становится проще оценивать факторы, которые тормозят этот процесс. Однако похожие данные есть и для молодых людей, и даже для детей. Так, в статье в журнале «Medicine & Science in Sports & Exercise» (апрель 2017 года) говорится, что у детей в возрасте от 9 до 11 лет физическая подготовка и хорошая рабочая память идут рука об руку: если у ребёнка развиты мышцы, то и тесты на память он будет выполнять хорошо и, что немаловажно, демонстрировать успехи в учёбе. (Всё это, конечно, сильно расходится с привычным представлением о глуповатом школьном силаче и умном, но хилом «ботанике».)

В статье в журнале «Neurology» за 2016 год отмечалось, что разница в биологическом возрасте мозга между теми, кто регулярно занимается физическими упражнениями, фитнесом, спортом, и теми, кто физически не активен, может составлять целых десять лет. В то же время важно, что именно человек делает. Несколько лет назад исследователи из университета Питтсбурга (США) сравнили, как в течение года изменялось состояние мозга у пожилых людей, которые либо ходили три раза в неделю на пешую прогулку быстрым шагом (довольно продолжительную - от 30 до 45 минут), либо выполняли упражнения на растяжку. Оказалось, что у тех, кто гулял, некоторые области префронтальной коры и гиппокампа, отвечающие за планирование и память, увеличились в размерах. Увеличение было небольшое, всего 2-3%, и всё же его хватило, чтобы перекрыть возрастное «съёживание» мозга. Гулявшие участники эксперимента показали хорошие результаты и в тестах на пространственную память. У тех же, кто в течение года делал растяжки, гиппокамп продолжил уменьшаться, как это обычно и происходит в пожилом возрасте.

Если говорить о когнитивных функциях и об увеличении некоторых зон мозга, то одно объяснение напрашивается само собой: упражнения ведь заставляют сердце чаще биться, следовательно, в мозге улучшается крово-снабжение и он начинает работать лучше. В пользу такой гипотезы говорят результаты исследователей из Техасского университета в Далласе (США): в 2013 году они опубликовали в журнале «Frontiers in Aging Neuroscience» работу, в которой утверждали, что физические упражнения стимулируют кровоснабжение задней поясной коры и гиппокампа. И там и там усиливался обмен веществ и повышалась активность нейронов. Участники эксперимента, регулярно упражнявшиеся в спортзале, лучше проходили тесты на память, причём изменения происходили именно в такой последовательности: сначала улучшался кровоток, потом - «когнитивка».

Но кровь - это ещё не все. Клетки в нашем теле сами по себе не растут, им нужны молекулярные сигналы - специальные белки, которые действуют на клеточные рецепторы, подталкивая клетки к тем или иным действиям. Белки, стимулирующие рост и развитие нейронов, называются нейротрофинами, и самый активный среди них - BDNF (brain-derived neurotrophic factor, нейротрофический, или нейротропный, фактор мозга). BDNF включает гены, контролирующие рост нервных клеток и формирование новых синапсов, а значит, и нервных цепочек, и он особенно активен в гиппокампе и коре, то есть в областях, отвечающих за обучение и память. Было замечено, что и у животных и у человека уровень BDNF резко возрастает при физических упражнениях, что со скачком BDNF происходит прирост гиппокампа и улучшение когнитивных функций. Эксперименты на мышах показали: уровень сигнального белка остаётся высоким ещё в течение нескольких дней после «фитнеса». В 2013 году в журнале «Cell Metabolism» вышла статья, авторы которой описывали цепочку сигналов от мышц к мозгу. Исследователям удалось определить белок, выделяющийся из работающих мышц, который, действуя через несколько посредников, даёт сигнал специальным клеткам мозга синтезировать этот самый BDNF. То есть мышцы сами по себе дают мозгу стимулирующий сигнал.

Любопытно, что по одной из гипотез человеческий мозг эволюционировал по мере того, как человек становился физически более выносливым. Известно, что у более выносливых животных мозг больше, чем у менее выносливых (разумеется, если мы сравниваем животных примерно одинакового размера). С другой стороны, есть эксперименты по размножению грызунов-«атлетов». Особей, которые неутомимее прочих бегали в беличьем колесе, неоднократно скрещивали между собой, и в результате у потомков появлялись любопытные молекулярные особенности - у них повышался уровень разнообразных ростовых факторов, включая BDNF. В 2012 году в журнале «Proceedings of the Royal Society Biology B» появилась статья с описанием следующего варианта развития событий. Когда наши предки стали охотиться, наиболее удачливыми оказывались те, кто мог долго и упорно бежать, преследуя раненую добычу. Очевидно, самые выносливые особи получали эволюционное преимущество: они лучше питались, приносили добычу группе, пользовались популярностью у противоположного пола и т. д. Их гены переходили из поколения в поколение, в том числе и ген, обеспечивающий высокий уровень BDNF. Белок поначалу работал в мышцах, помогая расти нервам в них (вслед за усилением мышечной ткани должна была усилиться и её иннервация). Однако потом избыток BDNF добрался до мозга, и он резко «пошёл в рост». Конечно, были и другие важные эволюционные факторы, сделавшие человека «мозговитым», но связь мышц и мозга через BDNF вполне могла сыграть свою роль.

Словарик

Синапс - соединение между двумя нейронами или между нейроном и какой-то другой клеткой, где происходит передача нервного импульса с помощью веществ-нейромедиаторов разной природы.

Гиппокамп - область мозга, отвечающая за кратковременную память и превращение её в память долговременную. Кроме того, гиппокамп обеспечивает ориентацию в пространстве и участвует в формировании эмоций.

Префронтальная кора - отдел коры больших полушарий головного мозга, представляющий собой переднюю часть лобных долей. Префронтальная кора чрезвычайно тесно связана с большинством структур мозга, а её основная функция - управление мышлением в целом и регуляция поведения в соответствии с внутренними мотивами и планами.

Существует множество способов защиты и улучшения умственных способностей человека, но в пользу физических упражнений говорит больше всего научных доказательств. Как мы уже отмечали, старинное выражение «в здоровом теле - здоровый дух» не потеряло актуальности и в наши дни. Но означает ли это, что занятия спортом и укрепление физического здоровья помогают предотвратить ухудшение когнитивных функций? И если да, то как это работает?

Пожилые люди часто не уделяют внимания физическим упражнениям. Люди старше 55 лет становятся менее активными, чем молодежь. В Великобритании только 29% мужчин и 21% женщин в возрасте от 55 до 74 лет занимаются физическими упражнениями в достаточном объеме (в целом для населения Земли их доля составляет 41% среди мужчин и 32% среди женщин).

Людям старше 55 рекомендованы получасовые тренировки умеренной интенсивности хотя бы пять дней в неделю, а лучше - ежедневно. «Умеренная интенсивность» означает, что ваше дыхание и сердцебиение учащаются, температура тела поднимается, и вы начинаете потеть.

Нет никаких сомнений в том, что спорт полезен для физического здоровья, но как это влияет на мозг?

Как спорт влияет на мозг?

Мааике Ангеварен, физиотерапевт и исследователь из университета прикладных наук в Утрехте, написала мне в 2004 году и рассказала о своем плане. Она хотела написать работу, посвященную общему обзору влияния спорта на умственные способности пожилых людей, а затем разместить ее в Кокрейновской библиотеке - базе данных престижной организации «Кокрейновское сотрудничество», представляющей собой независимую некоммерческую сеть для исследователей, публикующих работы на медицинскую тематику.

В этих работах сводятся воедино все доступные данные и результаты высококачественных исследований и делается вывод о том, достаточно ли у науки доказательств для решения той или иной проблемы. Я был готов заняться изучением литературы по теме старения и начать работу в команде. Кроме меня, в нее также входили спортивный физиолог и гериатр.

Мааике в первую очередь интересовали , при которой учащается дыхание и сердцебиение. Умеренно интенсивная физическая активность помогает улучшить работу сердца и легких. Кроме того, приток крови и кислорода критически важен для мозга. При здоровом сердце риск инфаркта или инсульта ниже.

Умеренно интенсивные физические нагрузки улучшают когнитивную функцию, скорость обработки информации и внимание

Мааике проанализировала литературу по этой теме и нашла 11 статей о высококачественных исследованиях влияния умеренно интенсивной физической нагрузки на когнитивную функцию.

Вот типичный пример такого исследования. Участники занимались тренировками умеренной интенсивности по полчаса в день три раза в неделю в течение двенадцати недель. Затем их сравнивали с участниками контрольной группы, выполнявшими только упражнения на растяжку. Большинство исследований показало улучшение работы сердца и легких в первой группе. В ней же отмечалось и улучшение когнитивной функции , хотя и не по всем параметрам нейрофизиологических тестов.

Главными характеристиками, где было выявлено улучшение, оказались скорость обработки информации и внимание .

Мааике заметила, что мозг похож на включение компьютера: чем он старше, тем медленнее запускается. Физические тренировки способны повысить скорость обработки информации в мозге, но нужно отметить, что улучшение функций сердца и легких и работы мозга не обязательно связаны между собой. Улучшение мозговой активности может объясняться другими последствиями упражнений, например поступлением в кровь фактора роста, оказывающего благоприятное воздействие на мозг.

Умеренно интенсивные тренировки увеличивают массу мозга в пожилом возрасте

Влияют ли все эти изнурительные пробежки в парке и мучения в спортзале на нашу мозговую ткань? Ответ - да. После физической активности наш мозг становится больше, а это неплохо, учитывая, что между 30 и 90 годами мозг человека в среднем уменьшается на 15%.

В одном исследовании ученые использовали снимки МРТ, чтобы оценить объем серого вещества в мозге шестидесяти участников в возрасте от 60 до 79 лет До этого все они в течение полугода занимались либо умеренно интенсивными тренировками, либо растяжкой. У группы, практикующей интенсивные упражнения, было отмечено увеличение массы серого и белого вещества в передней части мозга.

Интенсивные физические упражнения улучшают память

В рамках еще одного исследования, проведенного в университете Питтсбурга, 120 участников (средний возраст которых был равен 67 годам) разделили на две группы: одной назначили интенсивные физические упражнения, а другой - растяжку. Спустя год их МРТ-снимки сравнили.

Ученые обратили особое внимание на гиппокамп , играющий ключевую роль в работе нашей памяти. В группе, выполнявшей интенсивные упражнения, объем гиппокампа увеличился на 2%, а в группе, занимающейся растяжкой, уменьшился на 1,5% - нормальное явление для людей в их возрасте.

Затем исследователи проанализировали еще две области мозга, менее подверженные влиянию процессов старения, и не нашли никакой разницы Соответственно, интенсивные упражнения приносят пользу не всему нашему мозгу, а только той его части, что с годами уменьшается.

Более того, память у участников интенсивной спортивной группы тоже улучшилась пропорционально увеличению объема серого вещества в гиппокампе

Причины положительного влияния физических упражнений на нашу когнитивную функцию очевидны.

Спорт укрепляет серые клетки

Исследования с участием большого количества пациентов, получающих регулярную физическую нагрузку, показывают, что занятия спортом существенно снижают риск болезни Альцгеймера - иногда до 50% .

Наименьшую вероятность развития заболевания имеют физически активные смолоду люди. Но даже если начать заниматься спортом в 60, это принесет пользу мозгу. Кроме того, физические упражнения снижают риск хронических заболеваний и полезны людям с гипертонией, повышенным уровнем холестерина или сахара в крови и лишним весом

Каким образом физические упражнения заставляют серые клетки работать лучше?

Во-первых, когда мы занимаемся спортом, в наш мозг поступает больше кислорода.

Во-вторых, физическая активность пробуждает фактор роста.

Упражнения с умеренной интенсивностью стимулируют высвобождение факторов роста в кровь и мозг. Одним из них является ИФР, способствующий заживлению поврежденной мозговой ткани, росту нейронов и формированию новых связей между ними.

Нейротрофический фактор головного мозга (НФГМ)

Еще одно вещество, очень интересующее ученых, - это нейротрофический фактор головного мозга (НФГМ) , вырабатывающийся в мозге и стимулирующий рост нейронов НФГМ, работает не только в мозге, но и по всему телу и отвечает за восстановление и рост нервной ткани.

Питтсбургские ученые, о которых я рассказывал выше, не только измерили рост гиппокампа после года умеренно интенсивных упражнений, но и проанализировали концентрацию НФГМ в крови пациентов.

Более высокое содержание этого фактора соответствовало увеличенному числу серых клеток в гиппокампе. Эти данные коррелируют с результатами тестов на животных.

В общем, если вы хотите сохранить свой мозг максимально здоровым, гуляйте, плавайте, катайтесь на велосипеде или занимайтесь интенсивными упражнениями по полчаса не менее трех раз в неделю. Вы получите лучшее лекарство, созданное вашим собственным телом, даже не обращаясь к врачу.

Китайское боевое искусство тайчи

Существуют и иные формы физической активности, требующие меньших усилий, чем спорт, но также способные приносить пользу, особенно для пожилых пациентов, испытывающих трудности при ходьбе.

К ним, например, относится традиционное китайское боевое искусство тайчи. В его облегченном варианте участники выполняют медленные плавные движения, сокращают и расслабляют мышцы и постоянно контролируют дыхание.

Тайчи строится на старинном китайском учении о «меридианах» (потоках энергии), и, хотя эта концепция и не подтверждается наукой, существуют научные доказательства того, что движения полезны сами по себе.

Тайчи можно заниматься даже в преклонном возрасте . Но чтобы доказать его положительное влияние на мозг, требуются дополнительные исследования.

Андре Алеман. Мозг на пенсии .

Обновлено: 19 января 2016 Просмотров: 11536