- Физические упражнения увеличивают миелинизацию
- Миелин улучшает здоровье мозга, поддерживая когнитивные функции
- Упражнения делают миелин менее уязвимым для повреждений и более склонным к восстановлению.
- Чем более познавательно и увлекательно занятие, тем лучше
Наш мозг процветает на тренировках. Повышенная физическая активность, которую влекут за собой физические нагрузки, стимулирует выделение в мозгу белка, называемого нейротрофическим фактором, происходящим из мозга. BDNF влияет на нейроны, увеличивая связность и структуру ключевых областей мозга, таких как гиппокамп - область мозга, ответственная за такие вещи, как обучение и память . В недавней статье в журнале Scientific American говорится, что тело и разум стали связываться, поскольку люди стали двуногими и превратились в образ жизни охотника-собирателя.
Упражнения, несомненно, благотворно влияют на нейроны. Но, какими бы важными они ни были, именно эти клетки мозга составляют лишь относительно небольшую часть мозга. Например, в коре человека из 77 миллиардов клеток только 16 миллиардов являются нейронами. Остальные 61 миллиард - ненейрональные клетки, называемые глией. Какое влияние оказывает упражнение на 87% клеток, которые не являются нейронными?
Недавние исследования научили нас, насколько динамичен мозг. Это постоянно меняющийся ландшафт, реагирующий по мере того, как вы узнаете что-то новое и приобретете новые навыки. Нейроны создают новые связи и разрушают других. В ответ на упражнение новые нейроны в гиппокампе могут прорасти. В старости, когда память ухудшается, нейроны теряются. Возможно, более динамичная структура мозга, еще более созвучная переживаниям или их отсутствию, через которые проходит человек при жизни, - это миелин - мембранная оболочка, которая покрывает и изолирует аксоны (длинные проволочные соединители) нейронов.
Упражнение имеет несколько интересных эффектов на миелин. Эффекты, которые могут помочь бороться со старением мозга и сделать его более устойчивым к повреждениям и болезням.
Миелинизация - это процесс добавления миелина к аксону. Олигодендроцит, тип нейрональной клетки, которая генерирует миелин в головном и спинном мозге, расширяет свою клеточную мембрану, протягивая руку, чтобы коснуться аксона. Затем удлинитель оборачивается вокруг кабеля-аксона и изолирует его от окружающей среды. Изоляция, которую обеспечивает миелин, ускоряет связь между нейронами и олигодендроцитами, может передавать энергию нейронам, используя их мембранные удлинители.
Исследователи использовали методы визуализации края, чтобы сфотографировать мозг детей, молодых людей, взрослых и пожилых людей, чтобы увидеть, как изменяется их белое вещество (участки мозга, которые содержат много миелина) в ответ на физические упражнения. Проекты ActiveBrains и FITKids2 собрали данные о более чем 300 детях в Испании и США. Всем детям в исследовании было около 10 лет. В обоих проектах улучшение физической формы было связано с большим количеством белого вещества у детей с избыточным весом и ожирением. Белое вещество содержит больше, чем миелин. В путях белого вещества смешаны также аксоны и глиальные клетки. Увеличение размера или числа аксонов или пролиферация глиальных клеток может привести к увеличению объема белого вещества. Тем не менее, исследования на животных, которые будут затронуты на мгновение, предполагают, что увеличение белого вещества после тренировки связано с увеличением количества миелина.
Связи между белым веществом и физическими упражнениями были также замечены у мужчин в возрасте от 15 до 18 лет и взрослых в возрасте 21 года. Группа ученых во главе с доктором Бенджамином Ценгом из Института лечебной физкультуры и экологии в Далласе, штат Техас, изучала десять спортсменов-мужчин и женщин на протяжении всей жизни в возрасте 60-70 лет. По сравнению с 10 взрослыми в том же возрастном диапазоне, которые были не так активны, у старших спортсменов было меньше аномалий белого вещ ества и лучшая целостность белого вещества в областях мозга, связанных с двигательным контролем и координацией. Физические упражнения полезны для здоровья белого вещества на протяжении всей жизни.
Почему больше миелина означает лучшее здоровье мозга?
Больше миелина означает, что сигналы, распространяющиеся между нейронами вдоль аксонов, могут быстрее достигать друг друга. Информация перемещается из области мозга в область мозга к остальной части тела через потенциал действия. Потенциалы действия генерируются в виде каналов по длине открытого аксона, пропуская положительно заряженные ионы внутрь. Заряженные ионы движутся вдоль аксона, открывая дополнительные каналы и пропуская больше ионов. Более толстый миелин уменьшает сопротивление потоку ионов в аксоне, позволяя им двигаться быстрее. Чем быстрее ионы могут перемещаться внутри аксона, тем быстрее потенциал действия может распространяться вдоль аксона, и тем быстрее информация достигает своего места назначения.
Увеличение количества миелина также может быть результатом добавления дополнительных сегментов миелина в аксон. Дополнительные сегменты миелина означают большую питательную поддержку для нейрона / аксона. Каналы внутри миелина связывают метаболизм аксона с метаболизмом миелин-продуцирующего олигодендроцита. Олигодендроциты передают метаболиты аксонам через их мембранные отростки и через миелиновые каналы. Оказавшись внутри аксона, метаболиты могут быть преобразованы в энергию. Больше энергии для нейрона означает, что они могут поддерживать более высокий уровень функции.
Миелинизация поддерживает здоровье мозга, поддерживая основные элементы познания : высокую скорость обработки и координацию многих различных областей мозга. Миелин улучшает передачу сигнала и синхронизацию. На данный момент причинно-следственная связь установлена только в моделях обучения грызунов. Но ассоциативные связи видны во время развития и старения: созревание белого вещества в областях мозга, ответственных за язык, совпадает с овладением языком в детстве . Созревание белого вещества у детей связано с более высокими скоростями обработки. Возрастное снижение познавательной способности связано с деградацией белого вещества.
Повреждение миелина наблюдается в неврологических условиях, обычно связанных с повреждением белого вещества, таких как рассеянный склероз и инсульт. Но изменения миелина также наблюдаются в условиях с менее очевидной связью с белым веществом, таких как депрессия , ожирениеи болезнь Альцгеймера. В моделях на животных упражнения весьма полезны для сохранения целостности миелина и улучшения результатов. В моделях рассеянного склероза (РС) у грызунов физические упражнения модулируют иммунную систему, вызывая меньшее повреждение головного и спинного мозга, предотвращают повреждение миелина, сохраняют двигательную функцию и когнитивные способности, а также способствуют восстановлению; на животных моделях инсульта физические упражнения способствуют улучшению когнитивных результатов и лучшему восстановлению миелина; в моделях депрессии физические упражнения защищают олигодендроциты и миелин от повреждения; при ожирении физические упражнения предотвращают связанное с ожирением снижение когнитивных функций и повреждение миелина; и, наконец, физические упражнения способствуют целостности миелина и уменьшают когнитивное снижение на мышиной модели болезни Альцгеймера.
Сколько упражнений вам нужно?
Мы можем быть уверены, что упражнения полезны для миелинизации. Но еще слишком рано делать конкретные предписания упражнений. Просто слишком много неизвестных и слишком много переменных не учтены. Какое упражнение лучше? Какие виды упражнений приносят пользу некоторым областям мозга больше других? Разные области мозга реагируют на упражнения по-разному? Как долго вам нужно заниматься, чтобы стимулировать миелинизацию? Есть ли моменты, когда упражнения не очень хорошая идея? Например, сразу после инсульта, черепно-мозговой травмы или травмы спинного мозга. Может ли упражнение принести больше вреда, чем пользы в некоторых из этих случаев? На все эти вопросы можно ответить только с помощью дополнительных исследований и клинических испытаний в контролируемых условиях.
Несмотря на многие оставшиеся без ответа вопросы, мы можем дать некоторые общие рекомендации для здоровых людей, стремящихся максимально улучшить здоровье мозга. Министерство здравоохранения и социальных служб США рекомендует 150 минут умеренной активности в неделю или 75 минут активной деятельности. Канадское общество физиологии упражнений рекомендует 150 минут умеренных и энергичных упражнений в неделю. Приступы по десять и более минут. Они также предлагают мероприятия по укреплению мышц и костей, такие как тренировка с отягощениями с использованием основных групп мышц, по крайней мере, два раза в неделю.
Какие упражнения вы должны делать? Чем больше областей мозга вы можете задействовать, тем лучше. Олигодендроциты миелинизируются в ответ на активность аксонов, которые они оборачивают или могут обернуть. Чем сложнее познавательная деятельность, тем больше вероятность миелинизации.
Бег на беговой дорожке или езда на велосипеде с познавательной точки зрения просты. Основываясь на данных, полученных на животных моделях, подобные действия приведут к усилению миелинизации в моторной коре. В деятельности, требующей большего баланса, будут задействованы проприоцептивные системы, мозжечок, сенсорные системы и двигательные системы, поскольку мозг собирает информацию о положении тела в пространстве и вносит коррективы, чтобы оставаться в вертикальном положении. Спорт еще лучше. Спорт требует быстрого принятия решений и концентрации внимания, требующих действий префронтальной коры. Они требуют, чтобы вы знали о положении вашего тела в пространстве относительно других игроков и ограничениях игровой поверхности, требующих активности в теменной доле. Спорт требует от вас быстрого определения целей и разработать стратегии для достижения этих целей, для чего требуется передняя часть лобной доли. Физические упражнения тоже хороши. Занятия спином или боксом, где вам необходимо держать ритм, вовлекают корковые и подкорковые системы, поскольку слуховая кора обрабатывает музыку, а сенсорные двигательные системы синхронизируют ваше движение с музыкой.
Многое еще предстоит узнать о связи между телом и разумом. Но императив движения к здоровью мозга - это то, что мы всегда будем знать наверняка.
