Як виростити нові клітини головного мозку? Біг та мозок: як заняття спортом впливають на функціональні зв'язки

Регулярні заняття бігом дають значно більше, ніж зміцнення серця та легень. Перспективні дослідження мозку показують тісний зв'язок між бігом та молодістю, жвавістю мозку, швидкістю мислення.

Більш енергійна діяльність "насоса" серцево- судинної системидозволяє кисню та глюкозі активніше досягати мозку. І коли ви робите біг свій регулярною звичкою, це дає значні вигоди організму у довгостроковій перспективі. Всі форми вправ дають енергію для мозку, але дослідження показують, що більш інтенсивні аеробні вправи, тим більше "виграш".

Нові клітини мозку

Біг змушує рости нові нервові клітини (процес нейрогенезу), і нові кровоносні судини (ангіогенез), каже Дж. Карсон Сміт, доктор філософії, доцент в університеті штату Меріленд. "Ми знаємо, що нейрогенез та ангіогенез збільшують обсяг тканин мозку, які в іншому випадку зменшуються з віком", додає він. Дослідження 2011 року, опубліковане у Працях Національної академії наук, показало, що у людей похилого віку, які регулярно бігають, більший обсяг гіпокампа (області, пов'язаної з навчанням та пам'яттю) на 2%, порівняно з їхніми неактивними однолітками. Це може не здатися чимось значним, але ви повинні розуміти, що ця частина мозку зазвичай не росте у зрілому віці. Понад те, у разі вправи виступають як "рятувальники" клітин від правильної загибелі.

Ясність мислення

Біг допоможе вам краще вчитися і запам'ятовувати нову інформацію, і навіть потенційно здатний запобігти віковому недоумству. Гіпокамп – частина могзгу, прихована під медіальною скроневою часткою, найбільше страждає від нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера. У дослідженні 2010 року, у дорослих мишей-"бігунів" утворювалися нові нейрони, які допомагали їм краще вловлювати тонкі відмінності між формами та квітами, ніж "сидячим" гризунам. Більше ранні дослідженняна людях показали аналогічні результати. Всі ці типи когнітивних навичок допомагають запобігти недоумству.

Регулярні заняття бігом допомагають легко справлятися з такими функціями, як прийняття рішень, планування, організація, "жонглювання" кількома розумовими завданнями. У японському дослідженні 2010 року люди, які щойно завершили заняття фізичною активністю, реагували на психічні випробування краще ніж ті, хто цього не робив.

Швидке нагадування

Будучи активним фізично, ви зможете не тільки краще запам'ятовувати, а й знаходити потрібні факти у пам'яті, коли захочете. У дослідженні пацієнтів із діагнозом " рання стадіяхвороби Альцгеймера" ті, хто регулярно тренувався, могли краще згадати імена відомих людей. Сканування мозку виявило активність у хвостатому ядрі, яке знаходиться в середній частині мозку, трохи нижче за мозолисте тіло. Ця область бере участь у рухової функції, але також підтримує сукупність операцій, пов'язаних з пам'яттю, покращує якість нервових сигналів, що передаються. Це означає, що ви матимете відмінний доступ до мільярда деталей, що зберігаються в закутках вашого мозку.

Позитивні перспективи

Заняття бігом можуть бути настільки ж ефективними, і в деяких випадках краще, ніж СІЗЗС-препарати при лікуванні депресії. Ці антидепресанти впливають на вироблення серотоніну, покращуючи настрій та самовідчуття. Виявляється, аеробні вправи роблять те саме. Причому в дослідженнях пацієнти, які були успішно проліковані СІЗЗС-препаратами, зазнавали рецидиву раніше, ніж ті, хто залишався фізично активними.

Нагадуємо, що цей тиждень присвячений впливу бігу на тіло людини і внутрішні процеси. Тема сьогоднішньої статті – вплив бігу на розумові здібностілюдини.

Фізична активність благотворно впливає як на наше тіло, а й наші когнітивні здібності. Багато досліджень показали, що фізичні вправи у буквальному значенні роблять нас розумнішими.

Біг є тією іскрою, завдяки якій народжуються нові нервові клітини (нейрогенез) та утворюються нові кровоносні судини (ангіогенез).

Нейрогенез та ангіогенез збільшують обсяг мозкових тканин, які зазвичай зменшуються з віком. Саме тому біг підтюпцем чи хоча б швидка ходьба так благотворно впливають на мозкову активність у людей похилого віку. У 2011 році дослідження, проведені в Proceedings of the National Academy of Sciences, показали, що у людей похилого віку, які ведуть активний образжиття і займаються спортом, збільшується обсяг гіпокампу - галузь мозку, яка пов'язана з пам'яттю та здатністю до навчання.

Усього кілька днів бігу поспіль можуть призвести до зростання сотень тисяч нових клітин мозку, які відповідають за відтворення та сортування спогадів (інформація не поєднується у вас в голові в одну купу) — ця навичка має вирішальне значення у процесі навчання та інших когнітивних завданнях.

Більше того, під час бігу у вас більше шансів знайти потрібну інформаціюу своїх палацах пам'яті. Ще одні дослідження показали, що під час бігу активніше починає працювати хвостате ядро, яке розташоване в середньому мозку трохи нижче за мозолисте тіло. Ця область бере участь у моторної функціїі підтримує схеми пам'яті, а біг покращує сигнали, які передаються до осередків пам'яті, і ваші шанси докопатися до дрібних деталей та іншої інформації значно зростають. Тому рекомендуємо вам під час бігу подумати про завдання, які ви ніяк не можете вирішити.

Крім вищезазначених бонусів до поліпшення пам'яті, концентрації та здатності до навчання, біг може виявитися самим дієвими лікамивід депресії. Дослідження показали, що його вплив на процеси, що запускають депресію, схожі на вплив лікарських препаратів(антидепресантів) – вони затримують нейротрансмітери (серотонін та норадреналін) у синапсах на більш тривалий період, покращуючи настрій.

А ще біг може бути відмінним способомусвідомленої медитації. Причому кожен бігун має свій спосіб. Хтось зосереджується на диханні чи ритмі серця і таким чином повністю очищає свій розум від сторонніх думок, хтось починає споглядати і помічає навколо себе те, що раніше не впадало у вічі. Речі, події та люди починають сприйматися зовсім по-іншому. Хтось повністю очищає свій мозок від думок і залишається в повній тиші, а хтось на бігу намагається вирішити завдання, яке не давалося цілий день і – бінго! – знаходить рішення, яке лежало на поверхні.

Багато людей незважаючи на фізичну втомупісля бігу відчувають сплеск позитивних емоцій та ясність розуму. А що ви відчуваєте? Чи бувало так, що під час бігу ви знаходили вихід із, здавалося б, безвихідної ситуації?

Ймовірно, лише один вид спорту може називатися універсальним – це біг. Саме біг допомагає людині розвивати та вдосконалювати самі необхідні якості: силу багатьох, швидкість, працездатність, волю. Особливо актуальною є потреба людини у фізичному навантаженні в наш час технічного прогресу. На жаль, спосіб життя сучасної людини сприяє появі та розвитку серцевих захворювань, хвороб обміну речовин, судинної системи. Комфортні умови життя ведуть до м'язової дистрофії, в результаті порушується діяльність самих важливих системорганізму.

Як біг впливає на здоров'я людини

У зручний для вас час принесуть організму безперечну користь:

• зміцнення: активна пробіжка змушує серце посилено працювати, перекачувати близько 30 л крові за хвилину, у той час як у стані спокою об'єм крові, що надходить із серця, не перевищує 4 л за хвилину;
• прискорення кровообігу сприяє покращенню окисного процесу жирових клітин, таким чином, біг допомагає очистити стінки судинвід відкладень шкідливого холестерину, що безсумнівно допоможе захистити себе від розвитку інфаркту міокарда, стенокардії, гіпертонії, атеросклерозу, позбавить від ожиріння;
• біг стимулює відновлювальні процеси (чергуються фази "втома" - "відпочинок"), тим самим відбувається уповільнення природного старіннялюдину;
• біг допомагає зміцнити дихальну систему збільшити функціональний обсяг легень. Під час пробіжки покращується процес постачання киснем усіх органів та тканин, що сприяє нормалізації їх роботи.

Користь бігу для головного мозку

Всі ми чули вислів про те, що «нервові клітини не відновлюються», і з кожним днем ​​їхня кількість у нас зменшується. Нові відкриттявчених свідчать про те, що процес регенерації нервових клітин (Нейрогенез) можливий, і в силах кожної людини зробити так, щоб у його мозку регулярно з'являлися нові нейрони, а також виживали вже наявні. Крім нейрогенезу було також виявлено та експериментально доведено сприятливий впливбігу на ангіогенез – процес появи нових кровоносних судин живлення клітини мозку.

З метою покращення швидкості та перебігу нейрогенезу та ангіогенезу, корисно виконувати як регулярні розумові, так і фізичні вправи. І тут на допомогу прийде біг, оскільки покращення сприяє оптимізації діяльності в гіпокампі – структурі головного мозку, де народжуються нові нейрони. Ці нові елементи відіграють ключову роль у процесах запам'ятовування та сприйняття інформації, вони також тісно пов'язані з емоціями та пам'яттю.

Пробіжки покращують пам'ять

Згідно з результатами проведених досліджень, нові нейрони відіграють більш значну роль у процесі запам'ятовування, ніж у комплексі з вже існуючими. Виходячи з цього, можна припустити, що регулярні заняття бігом покращують швидкість та якість запам'ятовування.

Наступний приклад може підтвердити це припущення: група людей, які займалися бігом регулярно протягом 4 тижнів, показали набагато кращі результати у відтворенні складних картин на згадку, ніж ті, що не приділяли час. фізичної активностіта вели пасивний спосіб життя.

Біг убереже від депресій

Усі бігуни зазначають, що пробіжки покращують їхній настрій та допомагають і депресією. Це пов'язано з такими факторами:

• фізіологічний: пробіжки можуть замінити прийом медикаментозних антидепресантів, оскільки їхній ефект схожий: вони допомагають затримати і продовжити дію таких нейромедіаторівяк серотонін та ендорфін, які й відповідають за піднятий настрій;
• психологічний: покращуючи здоров'я і, біг приносить у життя радість самовдосконалення. Фізична втома сприяє розслабленню думок, своєрідному відходу від дійсності, що тривожить. Більшість любителів бігу відзначають, що під час тренування відбувається особлива концентрація уваги, питання, що турбують, і проблеми знаходять своє рішення, мозок заряджаєтьсятворчу енергію.

Біг допомагає думати.Багато хто помічав, що після хорошої пробіжки мислиш особливо чітко та ясно. Нейробіологи знайшли наукове поясненняцим відчуттям. Виявляється, крилатий вислів"нервові клітини не відновлюються" не відповідає дійсності. Насправді нові нейрони в організмі утворюються, і біг - кращий спосібзапустити цей процес.

«Під час досліджень ми виявили, що нові нейрони з'являються через 30-40 хвилин після початку тренування. Ми також зауважили, що біг збільшує активність у лобовій частці, яка відповідає за планування, концентрацію, постановку цілей та тайм-менеджмент», - пояснила президент Американської академії клінічної нейропсихології Карен Постал.

Біг покращує пам'ять.Ще одна область головного мозку, яка активізується при бігу, – це гіпокамп. Вона відповідає за пам'ять та має властивість зменшуватися з віком. Але старечої забудькуватості можна в буквальному значенні уникнути. Результати експериментів: у людей, які отримували хороше аеробне навантаження, гіпокамп за рік збільшився в обсязі вдвічі.

Біг рятує від депресії.Бігун Монте Девіс якось сказав: «Дуже складно тікати та шкодувати себе одночасно». Виявилося, жартома була лише частка жарту: при бігу відбувається викид серотоніну та ендорфіну, які називають гормонами радості.

Другий момент психологічний: біг покращує здоров'я та фігуру – думка про самовдосконалення автоматично робить вас щасливішими.

І ще одне: фізична втома сприяє «розслабленню» думок. Іншими словами: ви надто втомилися на тренуванні, щоб переживати через проблеми.

Біг допомагає мозку «відпочити».Це корисна діябігу на мислення ще вивчено достатньою мірою. Однак приблизна сутьтака: під час пробіжки розум «блукає». Уважність та концентрація – це, звичайно, важливо. Але для ефективної роботимозку просто необхідно іноді перебувати і в неуважному стані.

Загалом, мав рацію японський письменник, бігун-аматор і великий мудрець Харукі Мупакамі, коли писав: «Я ні про що конкретне не думаю, біжу собі і біжу. В принципі, коли я біжу, навколо мене утворюється якась порожнеча. Можна сказати, що я й бігаю для того, щоб опинитися в цій самій порожнечі».

Біг розвиває логіку.Японські вчені довели: бігуни вдвічі швидше вирішують логічні завдання- як на рівні побутових турбот, так і у сфері бізнесу. Це пов'язано з тим, що регулярні пробіжки покращують роботу лобних частокмозку, у веденні яких перебувають такі функції, як прийняття рішень, організація та планування стратегії.

Епідемія захворювань мозку породила реакцію у відповідь: найкращі вчені всього світу думають, як захистити сіра речовина. Про те, в якому напрямку рухається наукова думка, "Вогоньку" розповів найбільший нейробіолог Григорій Єніколопов.

— Григорію Миколайовичу, здається, що вивченню мозку сьогодні присвячено половину наукових новин. З чим пов'язана така тенденція?

— У всьому світі наука про мозок виходить за значимістю на перше місце. Це з двома речами, по-перше, мозок залишається найскладнішою і досі непізнаною системою живого світу. По-друге, ці дослідження надзвичайно важливі із соціальної та економічної точки зору. Парадоксальним чином завдяки успіхам сучасної медицинимежа старості відсувається і через це збільшується кількість нейродегенеративних захворювань серед людей похилого віку. Одночасно зростає кількість нервових та нейрологічних розладів серед працюючої частини населення – депресії, тяжкі неврози, наркоманія, інсульти, травми.

Лікування такої кількості людей – дороге задоволення. Підраховано, що якщо не буде зроблено якихось принципових відкриттів, то через 20-30 років витрати на лише одну хворобу Альцгеймера можуть знищити систему охорони здоров'я будь-якої високорозвиненої країни, чи то США, чи Росія, чи Японія. Це величезна проблема. Адже поки що ми всерйоз не можемо зупинити не те що тяжкі захворювання, а й " звичайне " погіршення пам'яті, що спостерігається з віком.

— А яке відкриття, з цього погляду, видається вам найбільш значущим у Останнім часом?

— Зараз відбувається вибухове збільшення відкриттів та знань у науці про мозок. Безпосередньо у моїй галузі, найважливіше відкриття останніх років- незаперечний доказ того, що утворення нервових клітин у дорослому мозку, тобто нейрогенез, відбувається не тільки у дорослому мозку тварин, а й у людини. Досить довго вважалося, що нервові клітини утворюються у нас лише під час ембріонального періоду, а потім все життя витрачаються. Але сьогодні блискуче доведено, що процес появи нових нейронів активно йде у людини. молодому віці, Так і в зовсім похилому. Це важливо для розуміння роботи мозку і для нових ідей про терапію захворювань нервової системи.

- Як відбувається поява нейронів? Із чого вони народжуються?

— У нашому мозку є запас стовбурових клітин, які під впливом цілого каскаду реакцій та сигналів починають перетворюватися на нейрони. При цьому в основному нейрогенез йде у двох частинах мозку: шлуночках і, що може бути найважливіше, для людини, в гіпокампі – структурі, відповідальній за навчання та пам'ять. Щоправда, буквально днями з'явилася новина, що і в інших областях дорослого мозку при інсультах нейрони може перетворюватися й інший тип клітин — астроцити. Це дуже цікаво, оскільки означає, що ми маємо якийсь клітинний резерв і він включається при пошкодженні мозку.

— Ваша лабораторія вивела трансгенний тип мишей, у яких яскраво світилися стовбурові клітини мозку. Після цього стало чітко видно, що у мозку тварин справді ростуть нервові клітини. А як зафіксувати це у людини?

— Сама ідея того, що в дорослому мозку людини можуть з'являтися нові клітини, було запропоновано 50 років тому. Але і для тварин було важко довести, що в дорослому мозку нові клітини здатні перетворюватися саме на нейрони. Важливо важливі роботищодо людини з'явилися лише у середині 90-х років минулого століття. Вчені з Каролінського університету у Швеції працювали з хворими на рак останній стадії. Добровольцям вводили в організм мічені нуклеотиди, а після смерті аналізували їхній мозок. Саме так вдалося побачити і довести, що у дорослих людей у ​​мозку відбувається розподіл клітин, більшість з яких перетворюється на нейрони. Протягом наступних років вчені намагалися зрозуміти, що це означає і яку функцію вони несуть. Взагалі, саме ця галузь нейрофізіології на сьогоднішній день розвивається найбурхливіше. Головне завдання – розробити підходи, які б дозволили оцінювати появу нових нейронів у людини неінвазивно.

— Чи можна робити якісь висновки? Яка функція цих нових нейронів?

— Ми пов'язуємо нові нейрони в гіпокампі з пам'яттю, емоціями та когнітивними функціями, — здатністю мозку до навчання та сприйняття інформації. Зокрема, кілька лабораторій показали, що нові нейрони є важливими для особливої ​​форми пам'яті, яка називається "розрізнення патернів". Вона не схожа на запам'ятовування низки цифр чи слів.

— Чи можна пояснити на прикладі, що це таке?

— Йдеться про те, що людина здатна розрізнити дуже схожі, але трохи різні контексти. Насправді ми цим займаємося постійно, коли розуміємо, що ситуація чи місце майже такі самі, але в чомусь таки інші. Саме цей механізм порушується за деяких нейродегенеративних захворювань. Наприклад, ми знаємо багато історій, коли на початку хвороби Альцгеймера ще до розвитку важких стадійлюди не можуть знайти свій будинок. Їм здається, що вони підійшли до правильного перехрестя, до правильного будинку тощо — ситуації на 90 відсотків збігаються, але найголовніше криється в цих 10 відсотках відмінностей, яких вони не помічають. Так ось нові нейрони відповідають саме за таке розрізнення невеликих, але часто критичних відмінностей.

— Якщо нейрогенез такий важливий, чи можна його якось прискорити? Чи є якісь дієві методи?

— Зараз багато досліджень присвячено клітинним механізмам, які регулюють ті чи інші етапи утворення нових нейронів, та способам "підстьобування" стовбурових клітин та нейрогенезу. Саме це є головною темою наших досліджень. Вражає, що найбільш сильним і безвідмовним способом стимулювати нейрогенез і поліпшити свої когнітивні здібності є біг і в цілому фізичні навантаження. Сьогодні це підтверджено десятками, а то й сотнями досліджень. Крім того, дуже сильно прискорюють нейрогенез деякі лікарські засобита процедури. Наприклад, антидепресанти типу "Прозак", електроконвульсивний шок та інші ефективні способилікування депресії - усі вони збільшують нейрогенез. З цих даних починає розвиватися нова індустрія брейн-фитнеса.

— У вашій московській лабораторії у МФТІ вчені вивчають вплив на мозок низьких доз радіації. Чим це цікаво?

— Сучасна людинавсе частіше стикається з подібними видами випромінювання - ми піддаємося всіляким медичним обстеженнямлітаємо на літаках, і так далі. Крім звичайних людей, з'являється дедалі більше професій, у яких доводиться працювати із постійними джерелами різних випромінювань,— лікарі, інженери, льотчики, космонавти...

Сьогодні ми точно знаємо, що низькі дози радіації не викликають таких небезпечних ускладнень, Як, наприклад, рак. Але досі нічого невідомо, як впливають на когнітивні здібності людини. Про це почали замислюватись лише останнім часом, коли стало відомо про те, що в мозку постійно відбувається народження нових нейронів. Можливо, подібні дози ніяк не впливають, можливо, погіршують, а можливо, і покращують когнітивні процеси. Поки що це відкрите питання. Зараз у нашій лабораторії ми дивимося, як довгостроковий вплив низьких доз радіації впливає на пам'ять та здатність до навчання у тварин. Це дуже довгий процес, але тільки так можна зафіксувати якісь зміни і після цього спробувати знайти хімічні сполуки, які можуть протистояти можливому негативному впливу

— Наскільки це є актуальним? Здається, що про радіацію ми знаємо чимало.

— Інтерес надзвичайно високий! Візьмемо далекі космічні перельоти, наприклад, майбутній політ на Марс. Справа в тому, що на Землі та на навколоземній орбіті астронавтів від космічних випромінювань захищає магнітне поле планети. Але як тільки вони залишать зону його впливу, на них обрушиться потік різних частинок, про вплив яких на мозок нічого не відомо. Якщо вони пошкоджуватимуть механізм народження нових нейронів у гіпокампі, то можуть виникнути різні форми психічних розладівНаприклад, люди будуть гірше запам'ятовувати нову інформацію, страждати від важких депресій тощо. Подібні факти можуть стати критичною перешкодою для далеких польотів. Це цілком реальні побоювання, тому НАСА останні 10 років виділяє великі гранти на вивчення подібних питань, виходячи з конкретних завдань збереження психологічного здоров'я екіпажу.

— Є якісь реальні підтвердження того, що випромінювання можуть погіршувати в людини пам'ять чи порушувати емоційну сферу?

— Якщо говорити про підвищені дози, тобто вони приходять з несподіваного боку. Наприклад, останнім часом стає зрозуміло, що приблизно у 20-40 відсотків людей, які виліковуються від раку за допомогою радіо- та хіміотерапії, на якийсь час порушуються когнітивні здібності. Є навіть таке поняття "хімомозок": стан, коли після онкотерапії людина погано розуміє, її мозок як би затуманений, при цьому через кілька місяців, останнє кілька років, втрачені функції відновлюються. Так от, у нас є підстави вважати, що подібні маніпуляції вбивають стовбурові клітини в мозку і тим самим поява нових нейронів.

Розмовляла Олена Кудрявцева

Мозок - його ремесло

Візитна картка

Григорій Єніколопов,професор, кандидат біологічних наук. Народився 1952 року в Єревані. Закінчив біологічний факультет МДУ 1974 року. Працював в Інституті молекулярної біології АН СРСР лабораторії Г.П. Георгієва. Викладає у МДУ. Керівник групи в Лабораторії Колд-Спрінг Харбор (США, Нью-Йорк) та керівник лабораторії стовбурових клітин мозку у МФТІ. Член програм з нейробіології, генетики та молекулярної біології, фармакології Університету Стоні Брук, США. Автор понад 120 наукових праць, власник 6 наукових патентів США, бере участь у експертних групах із присудження грантів основних наукових фондів США та Європи. Провідний дослідник у галузі нейрогенезу (йдеться про здібності нервових клітин до відновлення). Примітно, що у 1989 році до Лабораторії Колд-Спрінг Харбор, де працювали 9 нобелівських лауреатів, Григорія Єніколопова запросив працювати Джеймс Вотсон — один із авторів відкриття подвійної спіралі ДНК.

Їжа для розуму

Деталі

Особливі продукти для захисту нейронів – обов'язкова частина будь-якої програми брейн-фітнесу

1. Какао.Напій номер один для тих, хто хоче зберегти мозок. Містить теобромін, який активізує когнітивні здібності мозку – пам'ять, швидкість обробки інформації, креативність.

2. Куркума.Ця спеція містить куркумін - речовина, яка запобігає руйнуванню в мозку дофаміну. важливої ​​речовиниу боротьбі проти хвороби Паркінсона.

3. Нежирне м'ясо.Містить речовину L-карнозин, який необхідний нормальної роботимозковий тканини. Він рятує від дії токсичних металів.

4. Ягоди.Майже всі види містять флавоноїди. Вони активізують гени, що захищають мозок від стресу. Особливо багато їх у темному винограді, вишні та чорній смородині.

5.Шпинат,а також щавель, лобода та деякі види листових салатів. Блокують дію вільних радикалів, допомагають при великих розумових навантаженнях.

6. Зелений чай.Джерело епігалокатехіну галату, який захищає мозок від розвитку великих інсультів. Нейтралізує нейротоксин.

7. Гінкго.Екстракт із плодів однойменного дерева, що згладжує реакцію мозку на вплив гормону стресу кортизолу, регулює мікроциркуляцію крові в голові.

8. Риб'ячий жир.Припиняє процеси руйнування нервових клітин, покращує роботу ділянок мозку, відповідальних за емоції та пам'ять.