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

Нейроны рождаются из стволовых клеток мозга, а затем активно развиваются, только так и получая возможность выжить. Некоторые погибают. Установлено, что «новорожденному» нужно 28 дней, чтобы встроиться в нейронную сеть мозга. При этом по отношению к ним применима теория Хебба об активности в процессе обучения: если мы не задействуем новые нейроны, то теряем их. Гейдж использовал идею «обогащенной среды», чтобы испытать ее на грызунах. «Сначала мы испробовали много приемов, – объясняет он, – но как только поместили в клетки животных беговые колеса, то, к нашему удивлению, обнаружили, что это оказало колоссальный эффект на количество образующихся нейронов. Парадоксально, но у активно бегающих крыс число гибнущих нейронов было таким же, как и у животных из контрольной группы, лишенных физической активности. Но у первой группы был гораздо обширнее пул стволовых клеток, из которых образуются нейроны. Важно, что для выживания и интеграции нейрона в сеть он должен как можно раньше задействовать свое окончание – аксон, по которому нервные импульсы идут к другим нейронам». Двигательная активность способствует генерации нейронов, а «обогащенная среда» помогает им выживать.

Первое убедительное доказательство связи между нейрогенезом и обучаемостью обнаружила одна из коллег Гейджа, Генриетта ван Прааг. В ходе экспериментов ученые использовали небольшой водоем с непрозрачной водой, помещенный в клетку грызуна. В нем прямо под поверхностью одного из углов поставили небольшую платформу. Мыши не любят воду, и цель эксперимента состояла в определении скорости запоминания животным места расположения платформы, которую оно обнаружило при предварительных заплывах. Путь к платформе был своеобразной дорогой спасения для мыши. Когда исследователи сравнили результаты, показанные «неактивными» мышами, с теми, которые демонстрировали животные, пробегавшие от четырех до пяти километров за ночь, то оказалось, что последние запоминали дорогу к безопасному месту гораздо быстрее соплеменников из первой группы. Плавали грызуны примерно с одинаковой скоростью, но если «активные» мыши направлялись к платформе по прямой, то «неактивные» долго кружили по бассейну в поисках убежища. Когда мозг подопытных животных был вскрыт, ученые обнаружили в гиппокампе «активных» вдвое больше стволовых клеток, чем у остальных. Оценивая результат этих исследований, Гейдж сказал: «Между общим количеством нервных клеток в мозге мыши и ее способностью к решению сложных задач существует прямая зависимость. Если блокировать нейрогенез у грызуна, он теряет способность к запоминанию информации».

Объектами этих исследований были мыши, но эксперимент позволил понять, что происходит со школьниками в Нейпервиллском школьном округе: занятия физкультурой вооружают их новыми мозговыми «инструментами» для обучения, а стимуляция новых нервных клеток во время занятий в классе позволяет им активно включиться в нейронную сеть, в которой они становятся ценными единицами сигнальной системы мозга. Таким образом у новых нейронов появляется цель. Создается впечатление, что они, образуясь во время физических занятий, лучше «зажигают» долговременную потенциацию мозга. Они характеризуются высокой пластичностью. Нейрофизиолог из Принстонского университета Элизабет Гульд считает, что новые нейроны быстрее включаются в мыслительную деятельность, а префронтальная кора активно задействует их также в долговременной памяти. Гульд первая показала, что в мозге приматов возникают нейроны. Это наблюдение положило дорогу к экспериментам, касающимся нейрогенеза у человека.

Она и многие другие нейрофизиологи изучают связь нейрогенеза и процессов обучения. Исследуется также и связь с физической активностью. Однако интересно, что относительно мало ученых интересуются самой двигательной активностью. Скорее, они заставляют мышей бегать потому, что этот бег «приводит к массивному нейрогенезу», как провозглашало солидное исследование под названием «Гиппокамп» (2006). Ученые стремятся дешифровать цепочку сигналов, сопутствующих нейрогенезу. Это нужно фармацевтическим компаниям для производства новых лекарств. Они мечтают о создании препарата «Анти-Альцгеймер», которые регенерировал бы нейроны для сохранения памяти. Нейробиолог из Колумбийского университета Скотт Смол, который использовал новейшие образцы компьютерного томографа для наблюдения за нейрогенезом у людей, говорит: «В гиппокампе должно находиться какое-то нейрохимическое вещество, которое реагирует на двигательную активность и отдает команду на формирование новых нервных клеток – нейронов. Если мы сможем открыть природу этих молекулярных процессов, то сумеем изобрести какие-то мудрые способы биохимического запуска нейрогенеза».