Прямая связь

Так, дети в возрасте от 9 до 11 лет с хорошей физической подготовкой и развитыми мышцами лучше выполняют тесты на память и демонстрируют успехи в учебе (Medicine & Science in Sports & Exercise, апрель 2017 г.). Занятия физической культурой повышают умственную работоспособность студентов (Каданев В.А. 1999 г.). Люди, занимающиеся спортом, предлагают более интересные идеи для решения тех или иных задач («Влияние физических нагрузок на дивергентное мышление»,  Жюстин Паннекок и Лоренц Кольцадо, 2013 г.). Возрастные ухудшения когнитивных функций у людей старше пятидесяти лет можно затормозить с помощью систематической физической активности. Пожилые люди, занимающиеся аэробикой в сочетании с упражнениями на сопротивление, лучше справляются с психологическими тестами, в которых нужно быстро переключаться с одной задачи на другую, тактически мыслить, сосредоточиваться и активно использовать рабочую память (British Journal of Sports Medicine, 2017 г.).

Каковы механизмы влияние физической активности на работу мозга?

1. При рождении нейроны у человека заложены с избытком. И сколько их сохранится к концу жизни, зависит от того, насколько они будут использоваться. Если нейрон эффективно встраивается в нервную сеть, то он сохраняется и функционирует. Если нейрон не активен, он погибает, а окружающие его «успешные» нейроны выпускают свои отростки, и нервная сеть становится эффективнее, чем предыдущая — это происходит всю жизнь. Но с возрастом процессы деградации усиливаются, а компенсаторных факторов становится все меньше, иначе говоря, нейроны все время нуждаются в стимуляции. Доказано, что освоение новых, сложно координационных движений стимулирует работу мозга эффективнее, чем интеллектуальная деятельность.

2.  Вес головного мозга составляет всего 2 % от общего веса организма, но даже в состоянии покоя на его обеспечение уходит около 20 % энергии. Нейроны головного мозга крайне чувствительны к ишемии и гипоксии. Ограничение кровоснабжения пагубно действует на них, запуская процессы свободно радикального окисления. Если в клетке накапливаются дефекты, в том числе дефекты митохондрий, вызванные свободно радикальным окислением, то запускаются процессы апоптоза, и клетка уничтожается. Причем в случае с нервной тканью ее функции на себя берут окружающие клетки, выполняя тем самым «не свою работу». Если гибель клеток происходит относительно быстро, то нарастает атрофия. Чем старше человек, тем меньшее количество клеток выполняют свою функцию. Неудивительно, что центральная нервная система одна из первых начинает демонстрировать признаки нарушения биоэнергетических процессов. Нервные клетки поглощают огромное количество энергии, без которой они не могут выполнять свои сложнейшие функции. Физические упражнения, особенно аэробного характера (ходьба, бег, плавание, велосипед), усиливают кровоток, в том числе и головном мозгу.

3. Согласно данным, полученным учеными из Техасского университета в Далласе (США), физические упражнения стимулируют кровоснабжение задней поясной коры и
гиппокампа — там усиливается обмен веществ и повышается активность нейронов (журнал Frontiers in Aging Neuroscience, 2013 г.). Наблюдения за пожилыми людьми, которые в течение года выполняли низкоинтенсивные кардионагрузки (гуляли по 30-45 минут) показало, что их гиппокамп увеличился в размерах на 2-3 %, что позволяет предотвратить возрастное «съеживание» мозга. Гулявшие участники эксперимента показали хорошие результаты и в тестах на пространственную память.

 Поясная кора мозга отвечает за формирование и обработку эмоций, обучение, память и объединяет результаты поведения с мотивацией (то есть если какое-то действие вызвало позитивную эмоциональную реакцию, это способствует обучению). Нарушение
работы поясной коры приводит к депрессии и выявляется у больных шизофренией. Гиппокамп также участвует в формировании эмоций, переводя кратковременную память в долговременную, и способствует развитию пространственной памяти, необходимой при навигации (было отмечено, что он хорошо развит у бегунов, которые тренируются на улице — в условиях когда на высокой скорости организму приходится ориентироваться в пространстве и подстраиваться под неровности рельефа).
 

4. В человеческом организме около 400 мышц, которые могут двигаться быстро и медленно, а также с разной амплитудой, поэтому неудивительно, что две трети нейронов головного мозга отвечают за двигательную активность. При активной работе двигательных центров выделяются нейротрофины (регулируют жизнеспособность,
рост и дифференцировку нейронов), в том числе BDNF (brain-derived neurotrophic factor, нейротрофический, или нейротропный, фактор мозга). BDNF активирует гены, контролирующие рост нервных клеток и формирование новых нервных связей. Он особенно активен в гиппокампе и коре, то есть в областях, отвечающих за обучение и память. Кроме того, удалось определить белок, выделяющийся из работающих мышц, который, действуя через несколько посредников, дает сигнал клеткам мозга синтезировать BDNF (Cell Metabolism, 2013 г.) Причем его уровень остается высоким еще в течение нескольких дней после выполнения физических упражнений. Низкий уровень белка BDNF зафиксирован при целом комплексе невралгических заболеваний, в том числе болезни Альцгеймера, эпилепсии, нервно-психической анорексии, депрессии, шизофрении, обессивно–компульсивном расстройстве.

5. Кроме нейротрофинов физическая нагрузка стимулирует образование эндоканнабиноидов — нейромедиаторных молекул, которые синтезируются в мозге и действуют на нейроны различных нервных центров. Они участвуют в регуляции аппетита, влияют на память, обучение и эмоции и служат своеобразным внутренним обезболивающим, снижают тревожность и вызывают легкое чувство радости. Именно поэтому физическая нагрузка — лучшее средство от депрессии и стресса. К эндоканнабиноидам относится, например, дофамин. Он является важной частью «системы вознаграждения» мозга, так как вызывает чувство удовлетворения, чем влияет на процессы мотивации и обучения. Особенно активно он выделяется при разучивании новых комбинаций движений (например, танцев). Когда организм пытается выполнить новое движение или комбинацию, мозг посылает большое количество импульсов к избыточному количеству мышц, в связи с чем новое движение является чрезмерно энергозатратным. Для компенсации данного явления черная субстанция выделяет дофамин, который активизирует полосатое тело, отвечающее за регуляцию мышечного тонуса, точнее за его снижение. При нарушении работы данного механизма регуляции и недостатке дофамина развивается болезнь Паркинсона (встречается у каждого шестого человека пенсионного возраста).

Недостаточность дофаминэргической передачи приводит к инертности, замедлению когнитивных процессов, «зацикливанию» на какой-либо деятельности, эмоциях, ощущениях. Дофамин дает возможность человеку учиться на своих ошибках, а его недостаток приводит к игнорированию негативного опыта. Освоение новых движений (сложнокоординационные виды спорта) обеспечивает выработку дофамина, что, с одной стороны, создает благоприятный эмоциональный фон, а с другой, тормозит дегенеративные процессы в области черной субстанции.

6. Помимо этого активация дофаминовой передачи необходима для переключения с одного этапа когнитивной деятельности на другой. Поэтому неудивительно, что люди, которые занимаются спортом, обладают более развитым дивергентным (творческим) мышлением, то есть предлагают более интересные идеи для решения проблемы, чем их
коллеги. Они мыслят быстрее и качественнее, а также меньше устают, решая интеллектуальные задачи.

Таким образом, можно сделать вывод: физические нагрузки способствуют улучшению памяти, повышают творческий потенциал, улучшают настроение и замедляют процессы старения мозга. Важно помнить, что все является и лекарством, и ядом — зависит лишь от дозы.