Джон Рэйти - Зажги себя! Жизнь – в движении. Революционное знание о влиянии физической активности на мозг

Котман разработал эксперимент для измерения уровня нейротрофинов в мозге мышей, проявлявших повышенную физическую активность. Важным условием эксперимента была добровольность соответствующего поведения, потому что если бы мышей заставляли бегать по ленте тренажера, коллеги сказали бы, что рост уровня нейротрофинов был вызван борьбой со стрессом. Хорошо, решил Котман, мы используем обычные колеса, в которых так любят бегать грызуны. Насколько новыми для своего времени были исследования Котмана, можно увидеть хотя бы из того, что изготовление соответствующего оборудования для эксперимента, которое одобрил бы университет, было настоящим мучением. Ученый должен был платить до тысячи долларов за колесо из нержавейки, устраивающее комиссию. «Я помню, как подписывал заказ на его изготовление и думал, насколько это все тяжко. У меня даже появилась надежда, что ничего не сработает », – шутит Котман. К тому же никто из докторантов не захотел участвовать в исследованиях, поэтому ученому пришлось искать помощников среди аспирантов. В конечном счете удалось договориться с аспирантом, который специализировался на вопросах физиотерапии и проявил интерес к теме исследований.

В отличие от людей, грызуны, как представляется, от природы любят движение, поэтому мыши Котмана за ночь пробегали несколько километров. Они были разделены на четыре группы: в первой бегали две ночи, во второй – четыре, в третьей – семь, а мышам из четвертой группы вообще не поставили колес. Когда в мозг грызунов ввели молекулу, прилепляющуюся к молекулам нейротрофина, и просканировали мозг, то установили, что у подвижных мышей уровень нейротрофина BDNF не только возрастает, но и повышается в арифметической зависимости от величины нагрузки. Котман увидел результаты и обнаружил, что рост уровня BDNF коснулся и гиппокампа, – и не поверил своим глазам. «Я решил: мы, видимо, сделали что-то не так». Но этот чертов гиппокамп продолжал светиться. Мы вынуждены были повторить эксперимент: слишком уж значимыми оказались результаты. В повторных опытах мы увидели то же самое».

Когда связь между нейротрофинами и физической активностью была подтверждена, стало ясно, что белки BDNF важны не только для выживания нейронов, но и для их развития (появления новых ответвлений), а значит, и для обучения. Ээро Кастрен, а также Сьюзен Паттерсон из лаборатории Кандела в Колумбийском университете обнаружили: если в мышах стимулировать долговременную потенциацию, заставляя их учиться, то уровень нейротрофинов в мозге растет. Заглянув в мозг мышей, ученые установили, что мыши без BDNF теряют способность к долговременной потенциации. И наоборот, инъекции BDNF в мозг приводили к ее усилению. Вскоре один из докторантов Котмана, нейрохирург Фернандо Гомес-Пинилья, показал, что если у мышей нейтрализовать нейротрофин, они медленнее находят выход из своей клетки. Все это убедительно свидетельствует о том, что физическая активность помогает мозгу в обучении.

«Одно из очень примечательных свойств физической активности, о котором иногда забывают, состоит в повышении скорости и эффективности обучения. Я считаю это очень важным, – говорит Котман. – Предполагается, что если вы в хорошей форме, то можете быстрее обучаться чему-то новому и эффективнее задействовать свежие навыки».

Действительно, в серии исследований возможностей человека, проведенной в 2007 году, немецкие ученые установили, что скорость запоминания иностранных слов после физических упражнений повышается на 20 %, а эффективность обучения прямо коррелирует с уровнем нейротрофинов в мозге. Одновременно было выявлено, что люди с различными генными отклонениями, лишающими их нейротрофинов, обычно испытывают различные трудности и расстройства при обучении. Без волшебного «удобрения Miracle-Gro» в виде BDNF мозг склонен закрываться от окружающего мира.

Хотя и неохотно, психиатрия восприняла идею, что физическая активность помогает улучшить состояние нашего мозга, создавая благоприятные условия для обучения. А работы Котмана подтвердили, что упражнения усиливают молекулярные механизмы обучения. Нейротрофины предоставляют нейронным синапсам так необходимые им инструменты, с помощью которых они воспринимают информацию, обрабатывают, связывают с имеющимися данными, запоминают и включают в существующий контекст. Это не значит, что пробежка сразу же превратит вас в гения. Котман подчеркивает: «Нельзя ввести себе BDNF и моментально стать умнее. В вопросах обучения человека все сложнее. Но в процессе обучения обязательно должно присутствовать “нечто”».