Чем полезен бег для мозга. Как вырастить новые клетки головного мозга? Упражнения и когнитивные функции

Шведские ученые уверены, что хорошие футболисты умнее тех, кто в футбол не играет, и что количество забитых мячей и результативных передач в футболе напрямую зависит от когнитивных способностей. Это открытие удивило многих, поскольку не секрет, что слова «спорт» и «интеллект» – понятия пусть и не противоположные, но и синонимами их назвать нельзя. По крайней мере, так считалось много лет. И, похоже, напрасно, потому что занятия спортом благотворно влияют на мозг человека.

Ученые не имеют однозначного мнения о том, способствуют ли развивающие игры повышению интеллекта. Однако есть и другой способ увеличения IQ. Сейчас доказано, что физическая культура позволяет человеку стать умнее.

Бегать полезнее, чем думать

Неврологи и физиологи более десятилетия собирали данные о взаимосвязи между упражнениями и умом. Исследования показывают, что это крепкая связь. Сложные технологии, позволяющие проверить работу как отдельных нейронов, так и всего мозга в целом, доказали, что физические упражнения усиливают мозг и повышают познавательные способности. Упражнения благотворнее влияют на процесс мышления, чем само мышление.

Как всегда, опыты проводились на животных. Давно известно, что «обогащенное» окружение, к примеру, дома, наполненные игрушками, и новые задачи повышают интеллект лабораторных животных. В большинстве экспериментов «обогащенное» окружение заключает в себе бег в колесе. Однако до последнего времени никто не пытался выяснить, отличается ли воздействие бега на ум грызунов от воздействия новых игрушек?

В прошлом году группа ученых во главе с Джастином Родсом , профессором физиологии университета Иллинойса, решила прояснить этот вопрос. В исследовании участвовали четыре группы мышей, которые вели разную жизнь. Первых кормили до отвала мышиными деликатесами: орехами, фруктами и сырами, которые обильно запивались ароматизированными жидкостями. Жили они в пластмассовых разноцветных жилищах, стоящих в углу клетки. Все остальное пространство было заполнено игрушками: разноцветными шариками, кубиками, зеркалами и т.д.

У второй группы этот мышиный рай дополнялся беговым колесом. Члены третьей группы не имели никаких излишеств и жили в спартанских условиях. В том числе и в смысле питания. В клетках четвертой группы имелось одно излишество – беговое колесо.

Перед началом эксперимента все участники сдали когнитивные тесты. Затем мышам ввели вещество, позволяющее следить за изменениями мозга. Следующие несколько месяцев они бегали в колесе, играли или, как третья группа, просто бездельничали.

После окончания эксперимента участники вновь сдали тесты. Оказалось, что игрушки и просто еда независимо от того, какой бы вкусной и питательной она ни была, на интеллекте мышей никак не отразились.

«Изменения произошли только у тех грызунов, – рассказывает Джастин Родс, – в чьих клетках имелись беговые колеса».

Животные, занимавшиеся «спортом», показали более высокие результаты при сдаче когнитивных тестов. Не поумнели не только мыши-бездельницы, но и те, у кого было много игрушек, но не было колеса.

Во всем виноват нейрогенез

Почему физические упражнения влияют на развитие интеллекта благотворнее процесса мышления? Дело в том, что мозг так же, как остальные мышцы и органы, является тканью и, следовательно, его возможности снижаются с возрастом и если им не пользоваться. С приближением к тридцати люди пользуются лишь 1% объема гиппокампа, отвечающего за память и определенные познавательные способности. Физические упражнения замедляют или даже поворачивают вспять старение мозга так же, как со всеми остальными мышцами.

Давно известно, что люди рождаются с определенным количеством клеток мозга и что оно не увеличивается с годами. Однако в 90-е годы прошлого века, научившись метить новые клетки, ученые пришли к выводу, что у взрослых людей есть и новые нейроны. Причем особенно много их именно в гиппокампе. То есть нейрогенез, процесс рождения нейронов, происходит именно там.

Примерно в то же время было установлено, что физические упражнения дают толчок нейрогенезу. Мыши и крысы, бегавшие несколько недель в колесе, имели почти вдвое больше новых нейронов по сравнению с мышами, которые вели лежачий образ жизни.

Широкая специализация

Но самым интересным было то, что упражнения не просто способствуют рождению нейронов, но и еще и благотворно на них действуют. Клетки мозга могут улучшить интеллект лишь в том случае, если они вливаются в нейронную сеть. Большинство же новых нейронов бесцельно блуждают по мозгу и через какое-то время погибают.

Для того чтобы вовлечь нейроны в сеть, можно что-нибудь выучить. В исследовании 2007 года новые клетки мозга мышей вливались в сеть, когда им приходилось учиться пробираться в водном лабиринте, то есть выполнять задачу, сложную в когнитивном, но не в физическом плане. Однако у этих нейронов оказалась узкая специализация. Новые клетки начинали работать только в том случае, если грызунам вновь приходилось пробираться по водному лабиринту. При выполнении же других когнитивных задач они в работу не включались.

Физические упражнения делают клетки как бы проворнее. Когда мышей заставляли бегать, количество новых нейронов, вступавших в нейронную сеть, значительно увеличивалось. Но позднее они включались в работу не только в тех случаях, когда мышам приходилось бегать, но и, скажем, при попадании в незнакомую обстановку. У бегунов новые клетки мозга имели широкую специализацию и были работоспособнее, чем у сородичей, развивавших когнитивные способности.

Почему это происходит, ученые пока не знают. Возможно, упражнения усиливают выработку организмом нейротрофического фактора головного мозга (НФГМ), вещества, которое укрепляет клетки и аксоны, связи между нейронами и вызывает нейрогенез.

Ученые не могут напрямую изучать схожие процессы в мозгах людей, но уже известно, что после выполнения физических упражнений у большинства людей уровень НФГМ в крови повышается.

Ученым предстоит ответить еще на множество вопросов. Например, все ли виды упражнений оказывают на мозг такое же благотворное воздействие, как бег? Или – как влияет на результат продолжительность и интенсивность выполнения упражнений?

Так получилось, что практически во всех исследованиях присутствует бег или аэробные упражнения. Что же касается других упражнений, то с ними еще предстоит разбираться.

Пару лет назад ученые наблюдали за группой пожилых людей, занимавшихся исключительно с отягощениями. Через год оказалось, что их когнитивные способности повысились.

Можно предположить, что для эффективного воздействия на мозг упражнения не должны обязательно быть интенсивными. 120 пожилых мужчин и женщин, разделенных на две группы, весь прошлый год занимались прогулками и упражнениями на растяжку и гибкость. У «ходоков» гиппокамп увеличился в объеме и вернулся к размерам двухлетней давности, а вот у «растяжечников» – уменьшился. У тех, кто занимался ходьбой, вырос и НФГМ в крови, а также повысились когнитивные способности.

Писательница Джойс Кэрол Оутс однажды написала в колонке для New York Times, что «у бегущего человека ум движется вместе с телом… в ритме с ногами и руками» . Режиссёр Кейси Нейстат прошлой осенью рассказал журналу Runner’s World, что иногда только бег приносит ему ясность ума. «Перед каждым важным решением, которое я принял за последние восемь лет, я сначала бегал», – сказал он изданию. Но, наверное, лучше всего выразился бегун по имени Монте Дэвис в книге «The Joy of Running» (1976): «Трудно бежать и в то же время жалеть себя. Кроме того, после длинной пробежки наступают часы ясности и уравновешенности».

После хорошей пробежки порой можно почувствовать себя совершенно новым человеком. И это в буквальном смысле. Примерно три десятилетия исследований в области нейрологии выявили устойчивую связь между аэробной тренировкой и последующей когнитивной ясностью. Но самое захватывающее открытие в этой области – нейрогенез.

Не так давно самые яркие умы человечества полагали, что наш мозг получает определённое количество нейронов, численность которых не увеличивается во взрослой жизни. Оказалось, что это заблуждение. Исследования, проведённые на животных, показали, что в течение жизни в головном мозге образуются новые нейроны. И в настоящее время известно, что рождение новых нейронов вызывают энергичные аэробные упражнения, говорит Карен Постал (Karen Postal), президент Американской академии клинической нейропсихологии.

Интересно, что новые клетки образуются в гиппокампе, области мозга, связанной с обучением и памятью. Это поможет объяснить, по крайней мере, частично, почему многие исследования выявляют связь между аэробикой и улучшением памяти. «Если вы тренируетесь до появления пота, – примерно 30-40 минут – у вас генерируются новые мозговые клетки», – говорит Постал, которая и сама бегает. «Это происходит как раз в области, связанной с памятью».

Изменения после пробежки зафиксировали и в лобных долях головного мозга. Повышенная активность в этих участках наблюдается после того, как люди перенимают долгосрочную привычку к физической активности. После 30-40 минут энергичной аэробной тренировки исследователи зафиксировали увеличение притока крови в этой области, которая, кстати, связана с перспективным планированием, вниманием и сосредоточенностью, постановкой целей и управлением временем.

Этот участок мозга также связан с регулированием эмоций, что помогает объяснить результаты недавнего исследования, проведённого профессором психологии Гарвардского университета Эмили Э. Бернштейн (Emily E. Bernstein). Она занимается бегом и заинтересовалась тем, какие изменения он вызывает в её головном мозге. «Я замечаю, что чувствую себя лучше, когда я активна», – говорит Эимли. Её заинтересовали интервенционные исследования, проведённые за последние годы, которые предполагают, что людям, испытывающим проблемы с настроением или тревожностью, помогают физические упражнения. Бернштейн захотела узнать, почему это работает.

Чтобы разобраться, она прибегла к версии классического эксперимента среди исследователей, изучающих эмоции. Вместе со своим коллегой Ричардом Дж. Макналли они включали финальную сцену из фильма «Чемпион» (Champ, 1979) для группы испытуемых. Вот этот эпизод:

Перед просмотром часть из 80 участников пробежала трусцой в течение 30 минут; остальные испытуемые ничего не делали. После просмотра все заполнили опросник, чтобы указать, какое впечатление произвёл на них фильм. Затем все напряжённо трудились в течение 15 минут, после чего снова проверили, как они себя чувствуют. Участники исследования, которые совершили 30-минутную пробежку, быстрее оправились от эмоциональной сцены, чем остальные. Особенную пользу от бега получили те, кто изначально чувствовал себя хуже. В настоящее время Эмили Бернштейн проводит дополнительные исследования, чтобы точно определить, почему и как именно это работает.

Есть ещё одна большая выгода для мозга, связанная с бегом. Пока вы накручиваете километры, ваш мозг «витает в облаках». Осознанность или сосредоточенное пребывание здесь и сейчас приносит в жизнь большую пользу, о чём свидетельствует растущее число научных данных. И все же грёзы и мечтательность не менее важны. К примеру, вот отрывок из статьи, которую три психолога опубликовали в 2013 году в журнале Frontiers in Psychology:

«Ум блуждает по нашему сознательному выбору или случайно и это приносит ощутимое вознаграждение при сопоставлении лично значимых целей и устремлений. Иногда приходится в третий раз перечитывать строку текста из-за того, что внимание отдалилось от темы…. Потерять пару минут это незначительная трата, если отвлечение внимания позволило нам, наконец, понять, почему что-то сказанное вами так расстроило босса на прошлой неделе. Вернуться домой из магазина без яиц, покупка которых была целью похода в супермаркет, это всего лишь досада, если за это время вас осенило решение просить о повышении, сменить работу или вернуться к учёбе» .

Сложно измерить выгоду от блуждающих мыслей, но это не означает, что они не представляют собой ценности. Как раз продолжительный бег надёжно приводит к подобному состоянию ума. В ходе нескольких недавних исследований учёные пытались разузнать, о чём думают профессиональные бегуны или любители, наматывая вёрсты. Почти всегда мысли не о делах. Они не имеют никакого значения. Как написал Харуки Мураками в своей книге «О чём я говорю, когда говорю о беге»: «Когда я бегу, вокруг меня образуется некая пустота. Можно сказать, что я и бегаю-то, чтобы оказаться в этой самой пустоте. Хотя она всё равно негерметична – в ней витают кой-какие мысли вроде вот этой, и я время от времени на них натыкаюсь ».

Один очень хороший способ увеличить активность мозга, это не упускать многие виды активности, что ассоциируются с одним словом, особенно со словом «упражнение».
Учитывая, что правильное упражнение с правильной длительностью — лучший метод безопасного ускорения физических показателей умственных способностей… Мозга как такового.

Существует шесть основных путей повышения разных аспектов «силы» мозга путем разных видов занятий. Они создают клеточную основу для роста мозга.

1. Нейрогенезис - создание новых нервных клеток. Энриета ван Прааг, — руководитель многих исследований на тему спорта и состояния мозга, утверждает, что по-крайней мере 45 минут бега, что ускоряет наш пульс до 75% от максимального, создадут новые нервные клетки, которые“живут” в течении 21 дня. Нам нужно выучить что-то новое,
чтобы записать в них информацию, таким образом гарантировав им длительное существования на нашу же пользу.

2. Развитие сосудов - создание новых и более мощных артерий, вен и капилляров. Мозг состоит примерно из 2% массы тела человека, но потребляет около 20% кислорода. Способность получать больше кислорода, доставленного к мозгу, помогает увеличить общую эффективность нервной системы путем создания новых капилляров, что вполне могут сохранить трезвость ума в случаи травмы мозга, когда часть капилляров погибает от физической деформации нашего кортекса. Этот эффект также провоцируется бегом в течении 45 минут.

3. Митохондриальный биогенезис - создание больше, больших и более плотных «источников энергии» в каждой клетке. Это случается при беге на большие дистанции с низкой скоростью.

4. Нейротропный фактор мозга - часто именуется как «одно из чудес нашего мозга». Я могу привести аналогию, сравнивая ЦНС с растениями. Представьте, что вы — садовник, и выращиваете какой-то вид растений. Один из них- с очень малым количеством корней и едва ли держится за почву, второй- богатый тем, что есть недостатком первого. Что вы можете сделать в этой ситуации? Конечно, купить какое-то новейшее средство для помощи в росте беспомощного растения. Это хорошо изображает ситуацию с нейротропным фактором, который причиняет ваши дендриты становится“пушистыми” и большими в количественном измерении.

5. Нейромедиаторы, что в популярной культуре названы «гормонами счастья» — вещества, что вырабатываются естественно во время спортивных занятий, если нагрузки по времени и интенсивности достаточно хороши. Обычно бег, например, заставляет наш мозг синтезировать и реализовывать больше норадреналина, анандамида, и знаменитое трио «счастья и » — дофамин, серотонин и эндорфин.
Представьте, как может изменится ваша жизнь, если любые препятствие и проблемы не будут вызывать у вас чувство беспомощности, а наоборот, стимулировать на значимые поступки. Это влияние распространяется на способность завести знакомство с девушкой, спокойно закрыть экзамен (стресс плохо влияет на продуктивность ) и выступать перед публикой. Это причина высокой самооценки атлетов.

6. Максимальная вместимость легких - это измерение максимальной вентиляционной вместимости, измеренной в миллиметрах кислорода относительно килограмма вашей телесной массы в минуту. Наиболее правильный способ увеличить этот параметр — бежать один километр как можно быстрее, делая повторы между бегом и ходьбой. Вместимость легких- главный секрет бегунов и велосипедистов. Чем больше кислорода может быть помещено в легких, тем лучше вы можете думать, дольше испытывать свою выносливость, и быть внимательным и заряженным энергией. Я считаю, что работа над этим параметром- наиболее важно, когда ваша цель — когнитивный рост. Как было сказано ранее, мозг потребляет 20 процентов всего кислорода, поэтому полностью удовлетворив его потребности мы сможем показать максимум нашего потенциала!

как правильно начать бегать

Регулярные занятия бегом дают куда больше, чем укрепление сердца и легких. Перспективные исследования мозга показывают тесную связь между бегом и молодостью, живостью мозга, быстротой мышления.

Более энергичная деятельность "насоса" сердечно-сосудистой системы позволяет кислороду и глюкозе активнее достигать мозга. И когда вы делаете бег свой регулярной привычкой, это дает значительные выгоды организму в долгосрочной перспективе. Все формы упражнений дают энергию для мозга, но исследования показывают, что чем более интенсивны аэробные упражнения, тем больше "выигрыш".

Новые клетки мозга

Бег заставляет расти новые нервные клетки (процесс нейрогенеза), и новые кровеносные сосуды (ангиогенез), говорит Дж. Карсон Смит, доктор философии, доцент в университете штата Мэриленд. "Мы знаем, что нейрогенез и ангиогенез увеличивают объем тканей мозга, которые в противном случае уменьшаются с возрастом", добавляет он. Исследование 2011 года, опубликованное в Трудах Национальной академии наук, показало, что у пожилых людей, которые регулярно бегают, больше объем гиппокампа (области, связанной с обучением и памятью) на 2%, по сравнению с их неактивными сверстниками. Это может не показаться чем-то значительным, но вы должны понимать, что это часть мозга обычно не растет в зрелом возрасте. Более того, в этом случае упражнения выступают как "спасатели" клеток от верной гибели.

Ясность мышления

Бег поможет вам лучше учиться и запоминать новую информацию, и даже потенциально способен предотвратить возрастное слабоумие. Гиппокамп – часть могзга, скрытая под медиальной височной долей, наиболее страдает от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. В исследовании 2010 года, у взрослых мышей-"бегунов" образовывались новые нейроны, которые помогали им лучше улавливать тонкие различия между формами и цветами, чем "сидячим" грызунам. Более ранние исследования на людях показали аналогичные результаты. Все эти типы когнитивных навыков помогают предотвратить слабоумие.

Регулярные занятия бегом помогают легче справляться с такими функциями, как принятие решений, планирование, организация, "жонглирование" несколькими умственными задачами. В японском исследовании 2010 года люди, которые только что завершили занятия физической активностью, реагировали на психические испытания лучше, чем те, кто этого не делал.

Быстрое напоминание

Будучи активным физически, вы сможете не только лучше запоминать, но и находить нужные факты в памяти, когда захотите. В исследовании пациентов с диагнозом "ранняя стадия болезни Альцгеймера" те, кто регулярно тренировался, могли лучше вспомнить имена известных людей. Сканирование мозга выявило активность в хвостатом ядре, которое находится в средней части мозга, чуть ниже мозолистого тела. Эта область участвует в двигательной функции, но также поддерживает совокупность операций, связанных с памятью, улучшает качество передаваемых нервных сигналов. Это означает, что вы будете иметь отличный доступ к миллиарду деталей, хранимых в закоулках вашего мозга.

Положительные перспективы

Занятия бегом могут быть столь же эффективными, и в некоторых случаях лучше, чем СИОЗС-препараты при лечении депрессии. Эти антидепрессанты влияют на выработку серотонина, улучшая настроение и самоощущение. Оказывается, аэробные упражнения делают то же самое. Причем в исследованиях пациенты, которые были успешно пролечены СИОЗС-препаратами, испытывали рецидив раньше, чем те, кто оставался физически активными.

Писательница Джойс Кэрол Оутс однажды написала в колонке для New York Times, что «у бегущего человека ум движется вместе с телом... в ритме с ногами и руками» . Режиссёр Кейси Нейстат прошлой осенью рассказал журналу Runner’s World, что иногда только бег приносит ему ясность ума. «Перед каждым важным решением, которое я принял за последние восемь лет, я сначала бегал», - сказал он изданию. Но, наверное, лучше всего бегун по имени Монте Дэвис в книге «The Joy of Running» (1976): «Трудно бежать и в то же время жалеть себя. Кроме того, после длинной пробежки наступают часы ясности и уравновешенности». Наступил творческий ступор? Отправляйтесь на пробежку. Пытаетесь принять судьбоносное решение? Отправляйтесь на пробежку. Почувствовали раздражительность, загрустили или просто скучаете? Вам нужно бегать, бегать, бегать.

После хорошей пробежки порой можно почувствовать себя совершенно новым человеком. И это в буквальном смысле. Примерно три десятилетия исследований в области нейрологии выявили устойчивую связь между аэробной тренировкой и последующей когнитивной ясностью. Но самое захватывающее открытие в этой области - нейрогенез.

Не так давно самые яркие умы человечества полагали, что наш мозг получает определённое количество нейронов, численность которых не увеличивается во взрослой жизни. Оказалось, что это заблуждение. Исследования, проведённые на животных, показали, что в течение жизни в головном мозге образуются новые нейроны. И в настоящее время известно, что рождение новых нейронов вызывают энергичные аэробные упражнения, говорит Карен Постал (Karen Postal), президент Американской академии клинической нейропсихологии.

Интересно, что новые клетки образуются в гиппокампе, области мозга, связанной с обучением и памятью. Это поможет объяснить, по крайней мере, частично, почему многие исследования выявляют связь между аэробикой и улучшением памяти. «Если вы тренируетесь до появления пота, - примерно 30-40 минут - у вас генерируются новые мозговые клетки», - говорит Постал, которая и сама бегает. «Это происходит как раз в области, связанной с памятью».