Навыки моторного обучения позволяют нам перемещаться по миру: мы используем их, чтобы научиться ходить, взять что-нибудь выпить, бегать. Но возраст или различные заболевания могут ослабить нашу способность к обучению двигательным задачам. Ученые, изучающие влияние добавок кислорода на двигательное обучение, нашли многообещающее лечение, которое может помочь пациентам, перенесшим травму, восстановить старые навыки.
«Простое и легкое в применении лечение 100% кислородом может значительно улучшить процессы двигательного обучения человека», — считает доктор Марк Далеки (Marc Dalecki), в настоящее время работающий в Немецком университете здоровья и спорта (German University of Health and Sports) в Берлине, и являющийся автором исследования, опубликованного в научном журнале Frontiers in Neuroscience.
Перепрофилирование передового лечения
Нашему мозгу нужно много кислорода. В условиях низкого содержания кислорода когнитивные функции снижаются, в то время как при высоком уровне кислорода они восстанавливаются, а доставка 100% кислорода уже используется для сохранения как можно большей областей мозга у пациентов с травмами ЦНС.
Двигательное обучение особенно зависит от обработки информации и функций памяти, зависящих от кислорода: люди учатся методом проб и ошибок, поэтому способность запоминать и интегрировать информацию из предыдущих испытаний имеет решающее значение для эффективного и действенного двигательного обучения. Так может ли добавление кислорода во время обучения двигательной задаче помочь людям учиться быстрее и эффективнее, давая надежду пациентам, проходящим нейрореабилитацию?
«Эта идея была у меня в голове почти десять лет, и я пообещал себе изучить ее, как только у меня появится собственная исследовательская лаборатория», — объясняет Далеки, который руководил экспериментальным исследованием в Школе кинезиологии Университета штата Луизиана (School of Kinesiology at Louisiana State University).
Зрительно-моторная координация
Далеки и его коллега Чжэн Ван (Zheng Wang) набрали 40 участников, 20 из которых получали 100% кислород при нормобарическом давлении и 20 из которых получали медицинский воздух (21% кислорода) через носовую канюлю во время «адаптации» или фазы обучения задаче.
Далеки и Ван выбрали простую зрительно-моторную задачу, которая заключалась в рисовании линий между различными целями на цифровом планшете с помощью стилуса. Задача была разработана, чтобы проверить, насколько быстро участники смогли интегрировать информацию от глаз и рук, что является важной частью двигательного обучения. После того, как задача была изучена, выравнивание курсора и стилуса было изменено, чтобы увидеть, насколько эффективно участники адаптировались к несоответствию, а затем перенастроились для заключительного сеанса, чтобы увидеть, как они адаптировались к перенастройке.
«Лечение кислородом привело к значительно более быстрому и примерно на 30% лучшему обучению в типичной задаче зрительно-моторной адаптации», — комментирует Ван, автор исследования, ныне работающий в клинике Майо в Рочестере. «Мы также демонстрируем, что участники смогли закрепить эти улучшения после прекращения лечения кислородом».
Кислород улучшает обучение на 30%
Ученые обнаружили, что участники, которые получали кислород, учились быстрее и работали лучше, причем улучшения распространялись на более поздние сеансы задачи, когда кислород не вводился.
“Кислородная” группа двигала пером плавнее и точнее, а когда курсор настраивали в преднамеренной попытке сбить их с толку, они быстрее адаптировались. Они также допустили большие ошибки, когда было исправлено выравнивание стилуса, предполагая, что они интегрировали предыдущее выравнивание более тщательно, чем другая группа.
Далеки и Ван планируют исследовать долгосрочные эффекты этой добавки на обучение и протестировать вмешательство с другими задачами двигательного обучения: возможно, соответствующие функции мозга для этой задачи особенно выигрывают от высокого уровня кислорода в окружающей среде, что приводит к наблюдаемому преимуществу в производительности. Они также надеются предоставить кислородную терапию пожилым и раненым людям, надеясь, что это поможет им заново освоить двигательные навыки.
«Наш план на будущее — выяснить, может ли это лечение также улучшить процессы восстановления моторики после черепно-мозговой травмы», — заключает Далеки. «Поскольку это сработало в молодом здоровом мозге, мы ожидаем, что эффекты могут быть даже сильнее в неврологически ослабленном, более уязвимом мозге».
Авторы другого исследования утверждают, что снижение потребления кислорода связано с увеличением продолжительности жизни.