Привычные представления о том, что физические упражнения воздействуют исключительно на мускулатуру, подвергаются пересмотру: согласно свежим данным, мозг претерпевает структурные изменения, напрямую влияющие на рост выносливости. Исследование, опубликованное в авторитетном журнале Cell Press Neuron, демонстрирует, что повторяющиеся нагрузки трансформируют нейронную активность, связанную с адаптацией организма, позволяя человеку двигаться дольше и быстрее с течением времени. Установлено, что подобные перестройки, вероятно, способствуют более эффективной работе сердца и мышц, постепенно улучшая их показатели во время тренировок.
«Многие люди отмечают, что после занятий спортом они ощущают прилив бодрости, а мысли становятся более ясными», — комментирует автор-корреспондент исследования Дж. Николас Бетли из Пенсильванского университета. «Именно поэтому мы задались целью выяснить, какие процессы запускаются в мозге после физической активности и каким образом эти изменения сказываются на конечном эффекте упражнений».
Мозговая активность продолжается после тренировки
В ходе серии экспериментов команда Бетли зафиксировала заметное усиление мозговой активности у мышей сразу после бега на беговой дорожке. Наиболее выраженные изменения коснулись нервных клеток, расположенных в области, известной как вентромедиальный гипоталамус (ВМГ) — структуры, отвечающей за регуляцию физической активности, массы тела и уровня сахара в крови. Исследователи целенаправленно отслеживали работу конкретной популяции нейронов ВМГ — так называемых нейронов стероидогенного фактора-1 (SF1). Выяснилось, что эти клетки активировались во время бега и сохраняли повышенную активность в течение как минимум часа после завершения тренировки.
После двух недель ежедневных занятий на беговой дорожке у подопытных животных наблюдалось устойчивое повышение выносливости: они преодолевали значительно большие дистанции и поддерживали более высокую скорость до наступления утомления. Сканирование мозга показало, что количество активных нейронов SF1 возросло, а уровень их возбуждения оказался намного выше по сравнению с начальным этапом исследования.
Ключевые нейроны, связанные с повышением выносливости
Далее ученые проверили, что произойдет, если искусственно заблокировать связь нейронов SF1 с помощью вирусного вектора. Мыши с подавленной активностью этих клеток утомлялись гораздо раньше и не демонстрировали прироста выносливости в течение двухнедельного тренировочного периода. Особое удивление у исследователей вызвал тот факт, что блокировки нейронов только после тренировки оказалось достаточно, чтобы остановить улучшение физических показателей, несмотря на то, что во время самого бега нейроны функционировали нормально. Это открытие указывает на то, что посттренировочная активность мозга может играть решающую роль в адаптации организма к нагрузкам.
«Когда мы поднимаемся по лестнице или совершаем пробежку, мы, как правило, сосредоточены на своих мышцах и дыхании», — резюмируют авторы работы. «Однако данные свидетельствуют: ключ к долгосрочному укреплению тела лежит не только в физиологии, но и в тонкой настройке нейронных сетей, которые продолжают работать даже после того, как тренировка завершена».
м высоту, мы думаем, что просто наращиваем мышцы», — говорит он. — говорит Бетли. «Оказывается, мы уверены в своем мозге, занимаясь спортом».
Восстановление физических упражнений и функций мозга
Точный биологический процесс, основанный на этом эффекте, до сих пор неизвестен. Однако Бетли считает, что продолжение активности нейронов SF1 после тренировки может помочь организму более эффективно восстанавливаться за счет улучшения использования накопленной глюкозы. Это может позволить мышцам, легким и сердитым быстрее адаптироваться ко всем более сложным упражнениям.
Исследователи надеются, что полученные результаты в конечном итоге помогут найти новые способы помочь пожилым людям оставаться активными и помочь людям, восстанавливающимся после инсульта или травмы. Эта работа также может принести пользу спортсменам, желающим улучшить производительность и восстановление.
«Это исследование открывает двери для понимания того, как мы можем получить больше от физических упражнений», — сказал он. он говорит. «Если мы сможем сократить время и помочь людям добиться более быстрого прогресса, это может побудить их продолжать заниматься спортом».
Эта работа была проведена под руководством Университета Пенсильвания, Национальными институтами здравоохранения, Национальным фондом, Национальным исследовательским фондом Кореи, Премией институционального развития Род-Айленда, Фондом Род-Айленда и Колледжем Провиденс.