«Современные исследования подтверждают, что многие бегуны интуитивно чувствовали годами – бег буквально меняет структуру мозга», – отмечает Анна Гаврилова, спортивный физиолог и профессиональная бегунья, участница престижных марафонов серии World Marathon Majors.
Бег против старения: эксперт рассказала, как физическая активность влияет на мозг
Исследование, опубликованное в журнале eNeuro в 2023 году, выявило, что у мышей среднего возраста, начавших регулярно бегать, «старые» нейроны, сформированные в молодом возрасте, формируют новые связи. Это открытие изменило представления о возможностях предотвращения возрастной когнитивной деградации.
Freepik
Систематические физические нагрузки не только способствуют образованию новых нейронов, но и перестраивают существующие нейронные сети мозга, защищая когнитивные функции от возрастных изменений.
Аэробные нагрузки замедляют нейрогенез
Исследователи из Национального института старения в публикации в журнале Neuroscience выяснили, что нейрогенез во взрослом гиппокампе (процесс образования новых нейронов в зрелом мозге) наблюдается у всех млекопитающих, включая человека. Гиппокамп, V-образная структура в глубине мозга, играет ключевую роль в формировании пространственной памяти и «разделении паттернов» – способности различать похожие, но не идентичные события.
Ученые из Ирландского университетского колледжа Корк в журнале Brain Plasticity зафиксировали, что с возрастом нейрогенез замедляется – сокращается как количество новых нейронных стволовых клеток, так и их способность к дифференциации. Этот процесс заметно проявляется уже в среднем возрасте (40-55 лет у людей). Однако длительные аэробные нагрузки, согласно исследованиям нейрофизиологов, могут замедлить этот процесс и частично обратить его.
Бег и новые связи между нейронами
Группа ученых из Флоридского Атлантического университета, Национального института старения и мексиканского института CINVESTAV обнаружила, что регулярный бег существенно увеличивает связи между новыми и существующими нейронами, предотвращая их утрату в областях мозга, ответственных за контекстуальную и пространственную память.
«Данные исследований демонстрируют способность регулярных забегов реорганизовывать нейронные связи, – комментирует Анна Гаврилова, спортсменка с опытом участия в марафонах Бостона, Нью-Йорка и Берлина. – Особенно интересен факт, что бег стимулирует не только рождение новых клеток, но и укрепляет существующие нейронные сети».
Используя методы нейровизуализации, исследователи выявили, что у физически активных животных среднего возраста мозг продолжал получать сигналы от периринальной коры – области, важной для распознавания объектов. У малоподвижных животных эти связи значительно сокращались. Более того, физическая активность вызывала изменение в соотношении вклада различных энторинальных кортексов в сеть зрелых нейронов, что улучшало интеграцию пространственной и контекстуальной информации.
Механизмы влияния физической активности на мозг
На молекулярном уровне исследователи раскрыли механизмы влияния физической активности на мозг. Ранее считалось, что развитие новых нейронов регулируется преимущественно нейромедиатором ГАМК. Однако выяснилось, что уже на первой неделе формирования новые нейроны получают не только ГАМКергические сигналы, но и глутаматергическую иннервацию от различных внутригиппокампальных клеток, включая мшистые клетки, зрелые гранулярные клетки и пирамидные клетки CA1-3.
Физическая активность модифицирует передачу сигналов через NMDA-рецепторы (рецепторы глутамата) и холинергические системы. После недели регулярного бега морфология молодых нейронов изменяется – увеличивается площадь тела клетки и ветвление, что коррелирует с увеличением мембранной емкости.
Согласно публикации в журнале Brain Plasticity, бег также вызывает системные изменения, влияющие на мозг: происходит выброс миокинов (ирисин и катепсин B), метаболитов (лактат), гормонов (адипонектин), противовоспалительных цитокинов (IL-10 и IL-4) и нейротрофических факторов (BDNF и VEGF), создающих благоприятную среду для нейрогенеза.
«Наиболее интересный аспект этих исследований – данные о влиянии бега на долговременную потенциацию, один из основных механизмов обучения и памяти, – отмечает Анна Гаврилова. – Согласно экспериментам, даже слабая тета-стимуляция, которая не вызывает LTP у малоподвижных субъектов, производит устойчивую долговременную потенциацию у бегунов. Это объясняет, почему у регулярно тренирующихся людей наблюдается улучшенная способность к обучению и запоминанию новой информации».
Различные протоколы тренировок дают разные результаты. Исследования показали, что 6-недельный режим тренировок на беговой дорожке улучшил пространственную память у 23-месячных крыс (что соответствует примерно 70 годам человека). Эксперименты на мышах C57BL/6 продемонстрировали, что 6 недель беговых тренировок улучшили долговременную память и способность к обучению у пожилых мышей.
Отдельная серия экспериментов установила, что физическая активность влияет на ось «кишечник-мозг». Бег меняет состав микробиоты кишечника, которая влияет на продукцию про- и противовоспалительных цитокинов, непосредственно влияющих на нейрогенез и когнитивные функции.
«У бегунов наблюдается значительное увеличение нейронных связей в энторинальной коре – важном "узле" памяти, навигации и восприятия времени, – подчеркивает эксперт. – Эти изменения напрямую связаны с сохранением когнитивных функций, особенно важных для повседневной жизни – память, ориентация в пространстве, способность к обучению».
Выводы ученых свидетельствуют о том, что регулярная физическая активность может способствовать сохранению когнитивного здоровья. Начало или поддержание физической активности даже в среднем возрасте может иметь положительное влияние на когнитивные функции в последующие десятилетия.