Польза физических упражнений уже давно является доказанным фактом. Научные исследования за последние десятилетия показывают, что регулярные физические нагрузки способствуют росту мышечной массы, увеличению силы и выносливости, улучшению координации; они делают сердечно-сосудистую систему и организм человека в целом более здоровыми. Однако совсем недавно было установлено, что физические упражнения имеют ещё большее значение для нашего мозга, причём как в плане профилактики заболеваний, так и для оптимизации его вычислительной деятельности.
Только в удовольствие польза
Существуют два принципиально разных метода изучения влияния физической нагрузки на организм лабораторных животных. При использовании одного из них крысы неделями бегают в колесе в своё удовольствие столько, сколько они пожелают, покрывая дистанцию в несколько километров за сутки. В другом варианте исследований существует дополнительное экспериментальное условие – их бег не является добровольным. При подобном типе нагрузок крысы также становятся физически более развитыми, но их воздействие на мозг оказывается негативным. У животных, которых регулярно заставляют заниматься физическими упражнениями, развивается эквивалент тревожного расстройства: они становятся настороженными и избегают выполнения новых заданий. Их уровень тревоги является более высоким не только по сравнению с животными, добровольно выполняющими упражнения, но и с крысами, вообще не имеющими доступа к физическим нагрузкам. Таким образом, принудительные упражнения могут быть даже хуже, чем их полное отсутствие. Добровольная же, осознанная физическая нагрузка даёт чувство самоконтроля, достижение мастерства, ощущение радости и снижает уровень тревожности. В случае форсирования занятиями физкультурой, если заставлять себя заниматься из-под палки, мы можем превратить физические упражнения из полезных во вредные и только навредить себе.
В своей повседневной жизни современный человек регулярно имеет аналоги таких вынужденных крысиных забегов в колесе: это, и спешный шаг утром по пути на работу, и пробежки в аэропорту или на вокзале, стремясь успеть к отбывающему самолёту или поезду.
Исследования показали, что изменение наших ожиданий от упражнений на более позитивные значительно повышает не только настроение, но и улучшает показатели физического здоровья: отмечается снижение уровня артериального давления, увеличивается продолжительность жизни и т.д. Недавний анализ многочисленных клинических исследований по изучению влияния физической нагрузки на течение глубокой депрессии показал двух-трёх кратное улучшение состояния психического здоровья пациентов после их участия в программах упражнений, заключающихся в ходьбе, беге трусцой или занятиях танцами. Тем не менее стоит отметить, что приём антидепрессантов всё-таки имел некоторые преимущества.
Командный дух
В датском исследовании на основании данных от 8 000 человек была собрана и проанализирована информация о влиянии видов физических упражнений на продолжительность жизни в течение последующей четверти века. Оказалось, что такие их виды, как езда на велосипеде, плавание, бег трусцой или посещение тренажёрного зала давали дополнительные 2,4 года жизни, по сравнению с людьми не занимавшимися спортом. В то время как бадминтон или теннис обладали более чем трёхкратной эффективностью, увеличив продолжительность жизни более чем на восемь дополнительных лет. Таким образом, крайне важен и более широкий социальный контекст физических упражнений. Научные исследования взаимоотношений демонстрируют более тесную социальную связь с удвоенной пользой для долголетия по сравнению с просто регулярными физическими упражнениями. Однако не следует заниматься их противопоставлением, а принять, что социальные виды спорта сочетают в себе лучшее, объединяя физические нагрузки с коммуникациями. Сегодня становится очевидным, что физические упражнения, выполняемые с умом и желанием, способствуют улучшению здоровья не только нашего тела, но и мозга.
На протяжении очень долгого периода времени считалось, что нервные клетки не восстанавливаются – мозг взрослого человека якобы не способен образовывать новые нейроны, а только теряет их. В 1990-х годах несколько научных работ опровергли этот довлеющий в науке и транслируемый в сознании даже далёких от неё людей домысел. В одном из наиболее ярких экспериментов с мышами, проведённым Фредом Гейджем и Генриеттой Ван Прааг из Института биологических исследований Солка в Калифорнии, было установлено, что банальный бег в колесе ведёт к возникновению новых нейронов в гиппокампе, области мозга, ответственной за память. Затем целый ряд других научных работ выявил и другое положительное влияние физических упражнений на мозг людей с возрастными изменениями, и даже возможность снижения риска развития болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний.
И ключевым вопросом является: почему физические упражнения вообще влияют на мозг?
Ф. Гейдж и Г. Ван Прааг предположили, что образование новых нервных клеток связано с синтезом BDNF – мозгового нейротрофического фактора. Этот белок способствует как росту, так и выживанию зарождающихся нейронов. Затем исследователи продемонстрировали, что нейрогенез, стимулированный физическими нагрузками, связан с увеличением качества выполняемых когнитивных задач у грызунов.
Продолжая эту работу на животных, учёные установили, что у людей, как и у грызунов, физические нагрузки приводят к выработке BDNF, а также увеличивают размер и количество связей между ключевыми областями мозга, включая и гиппокамп. В рандомизированном исследовании Кирк Эриксон и Артур Крамер из Университета Иллинойса выявили повышение уровня BDNF, увеличение размера гиппокампа и улучшение памяти у пожилых людей после года регулярных аэробных упражнений.
Дэвид Райхлен и Джин Александер в 2019 году в журнале Brain Imaging and Behavior опубликовали исследование, в котором продемонстрировали, что у людей с умеренной или интенсивной физической активностью объём гиппокампа был больше. Эти данные были получены на основании анализа образа жизни более 7 000 человек среднего и пожилого возраста в Великобритании. Авторы сделали заключение, что физические упражнения могут принести пользу гиппокампу мозга и его когнитивным функциям.
Была установлена связь между аэробными упражнениями и их положительным воздействием на другие зоны мозга, в том числе на область префронтальной коры. Этот эффект связан с более чёткими проявлениями когнитивных функций, включающих планирование, принятие решений и многозадачность – способностей, которые, как и память, имеют тенденцию к снижению с возрастом и ещё больше ухудшаются при болезни Альцгеймера. Предполагается, что в данном случае благотворное воздействие физических упражнений на префронтальную кору и другие области мозга за пределами гиппокампа обусловлено усилением связей между уже существующими нейронами, а не появлением новых клеток.
Возможные механизмы
Райхлен и Александер пытаются объяснить эти механизмы рядом анатомических и поведенческих адаптаций, отличающими нас от наших предков – приматов. Переход к прямохождению подразумевает, что мозг должен координировать больший объём информации, вносить коррективы в мышечную активность тела для поддержания равновесия. То есть испытывать более серьёзные когнитивные проблемы, чем у наших четвероногих предков. Свой вклад вносит и изменение образа жизни, включающего высокие уровни аэробной активности при переходе от относительно малоподвижного образа жизни к охоте и собирательству. И этот новый образ жизни доминировал у человека почти два миллиона лет, пока около 10 000 лет назад не появились земледелие и скотоводство.
При поиске растительной пищи или добычи охотники-собиратели осматривали окрестности, изучали ландшафт, обрабатывая информацию, поступающую от зрительного и слухового анализаторов. Они запоминали, где они находятся и где располагаются источники пищи и воды. Мозг извлекал данные из краткосрочной и долговременной памяти, обеспечивая планирование маршрутов и принятие решений. И эти когнитивные задачи поддерживаются гиппокампом и префронтальной корой. При групповой охоте или собирательстве люди общались и обменивались информацией. Подобная многозадачность при быстро изменяющихся условиях окружающей среды становится ещё более сложной в осуществлении и требует более быстрой обработки информации, что обеспечивает тренировку и развитие этих структур головного мозга.
Физкультура физкультуре рознь
В современном обществе людям не нужно заниматься аэробной физической активностью, чтобы добывать пищу для выживания. Атрофия мозга и сопутствующее снижение когнитивных способностей, обычно возникающие при старении, могут быть частично связаны с сидячим образом жизни. Однако, согласно данной модели, просто давая физическую нагрузку, невозможно предотвратить связанное с возрастом ухудшение работы мозга. В спортивных залах, пользуясь стационарными тренажёрами, как шутят авторы этой гипотезы, наиболее сложной с точки зрения когнитивных способностей задачей может быть принятие решения о том, какой канал смотреть на висящем над тренажёром телевизоре или какую музыку выбрать в персональном плейере. К тому же, тренажёры устраняют некоторые требования по поддержанию равновесия и регулировке скорости, а также многие другие когнитивные проблемы, связанные с передвижением в изменяющейся среде.
Наибольшую пользу могут принести упражнения, стимулирующие когнитивные функции. Герд Кемперманн с коллегами из Центра регенеративной терапии Дрездена в Германии сравнили рост и выживаемость новых нейронов в гиппокампе мышей после изолированной физической нагрузки и в её сочетании с доступом к когнитивной стимулирующей среде. Было установлено, что во втором случае это приводило к образованию ещё большего количества новых нейронов. Кэй Андерсон-Хэнли из Юнион-колледжа в Скенектади в штате Нью-Йорк показала, что одновременные физические упражнения и видеоигры, вызывающие сложные когнитивные процессы, могут способствовать значительно большему увеличению BDNF у здоровых взрослых людей, чем только физические упражнения.
В другом исследовании было показано, что у бегунов по пересечённой местности, которые интенсивно тренируются на открытых трассах, повышено количество связей между областями мозга, ответственными за когнитивные функции, по сравнению со здоровыми, но малоподвижными молодыми людьми. В будущем исследовании предстоит сравнить, окажутся ли эти изменения также выше, чем у бегунов, которые тренируются в стандартных условиях – на тренажёре или беговой дорожке на стадионе.
На сегодняшний день остаются открытыми вопросы по выбору упражнений, которые были бы направлены на развитие когнитивных способностей, а также по определению их оптимальной продолжительности и интенсивности. Но уже ясно, что при воздействии на физиологические пути, связывающие мозг и тело, можно использовать эволюционную адаптивную способность нашего мозга к пластичности за счёт индуцированных физических нагрузок. Райхлен и Александер уверены (и мы присоединяются к их мнению): тренировка как тела, так и мозга во время физических упражнений способна помочь сохранить остроту ума на всю жизнь. И что интересно, крылатая латинская поговорка «Mens sana in corpore sano» – «В здоровом теле здоровый дух» в свете этой теории наконец получает своё физиологическое обоснование.
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
Другие публикации по теме «Современные дискутабельные вопросы медицины»: