Физические упражнения не только развивают тело, но и напрямую влияют на структуру мозга, повышая общую выносливость организма. К такому выводу пришли нейробиологи из Пенсильванского университета, чье исследование было опубликовано в авторитетном журнале Neuron.
Ученые сфокусировались на изучении вентромедиального гипоталамуса — области мозга, связанной с регуляцией аппетита и уровня глюкозы в крови. Внутри нее была обнаружена особая группа нейронов, производящих белок стероидогенный фактор 1 (SF1). Ранее эксперименты уже демонстрировали, что удаление гена, ответственного за этот белок, снижает выносливость у лабораторных мышей. В новом эксперименте под руководством Николаса Бетли активность этих нейронов отслеживалась у грызунов во время бега на дорожке. Выяснилось, что нейроны SF1 активируются при физической нагрузке, причем часть из них включается именно после завершения забега. С каждой последующей тренировкой количество таких активных клеток и интенсивность их возбуждения только возрастали.
Более детальный анализ тканей мозга показал, что у мышей, регулярно занимавшихся бегом, изменились электрические свойства нейронов — они стали легче возбуждаться. При этом количество так называемых возбуждающих синапсов, готовых передавать нервный импульс, удвоилось. Ключевым доказательством роли этих нейронов стал эксперимент с применением оптогенетики. Когда ученые искусственно отключали нейроны SF1 после тренировки, мыши переставали показывать прогресс в выносливости и быстрее уставали. И напротив, стимуляция этих клеток позволяла животным бегать дольше и быстрее по сравнению с нетренированными сородичами.
Исследователи отмечают, что физическая активность вызывает масштабные изменения в работе мозга, а выносливость зависит не только от состояния мышц, но и от нейропластичности. Хотя вопрос о безопасной стимуляции соответствующих нейронов у людей пока остается открытым, само открытие дает перспективу для разработки новых методов реабилитации после заболеваний и поддержания активности в старшем возрасте.