Бегай, пока молодой: как активный образ жизни меняет мозг

Активный образ жизни в молодости может изменить внутреннюю работу мозговых клеток в старшем возрасте и обострить некоторые типы мышления, говорится в примечательном новом неврологическом исследовании с участием крыс.

Исследование показывает, что влияние на мозг физических упражнений в молодости может сохраняться в дальнейшем. Это может создать защитный барьер от ухудшения состояния мозга и памяти, которые происходят с возрастом.

Большинство из нас, достигнув 40-летнего возраста, осознают на собственном опыте, что острота ума ослабевает с годами. Проблемы зачастую незначительные — имена и другие существительные просто ускользают из нашего ума, — но всепроникающие.

Некоторые ученые задались вопросом, можно ли уменьшить этот эффект, если начать спускаться с более высокого пика — состояния, которое называется «когнитивным резервом».

Они также задумались, могут ли физические упражнения, особенно аэробные, такие как бег, создать такой резерв. Известно, что они стимулируют нейрогенез, то есть создание новых клеток головного мозга в гиппокампе — части мозга, отвечающей за память и обучение. Физические упражнения также побуждают к выделению ряда нейрохимических веществ, связанных со здоровьем мозга.

Как показали прошлые эксперименты, реакции мозга на физические упражнения особенно сильны, когда животные молоды, потому что молодой мозг активно откликается на все виды стимулов.

Но осталось неясным, имеют ли эти воздействия длительный эффект и полезны ли они для более зрелого мозга, или они распыляются и исчезают с возрастом, особенно если прекратить заниматься физическими упражнениями.

Для нового эксперимента, который был опубликован в этом месяце в eNeuro, исследователи из Университета Торонто и других учреждений собрали группу молодых крыс.

Затем они разделили животных на две группы, одна из которых стала жить в стандартных клетках, а вторая — в клетках с колесами. В течение шести недель животным позволяли бегать столько, сколько они хотели. Крысам, похоже, нравится бегать, так как участники преодолевали по несколько миль почти каждый день.

Через шесть недель колеса убрали, и все животные перешли на малоподвижный образ жизни, постепенно вступая во взрослую жизнь.

Когда животным было около 7 месяцев — средний возраст для грызунов — исследователи ввели им химическое вещество, которое сцепляется с новорожденными нейронами в мозге и маркирует их. Затем они поместили крыс в специализированную клетку и подвергли легкому воздействию электричества несколько раз. Этот процесс, известный как выработка условного рефлекса за счет чувства страха, формирует сильные воспоминания в гиппокампе. Когда животные снова попадают в эту клетку, они, как правило, немедленно замирают, поскольку помнят свой предыдущий опыт.

Через две недели ученые снова посадили несколько животных в эту клетку. Часть из них была из группы бегунов, часть — нет.

Другая группа крыс, также микс из бегунов и обычных, была помещена в клетку, похожую на ту страшную клетку, но не точно такую же, и заключительная группа оказалась в клетке, которая ничем не напоминала прежнюю.

Ученые отмечали, как часто каждая крыса замирала. Затем они исследовали ткань мозга и подсчитали общее количество новых нейронов в гиппокампе каждого животного.

Также, на основе определенных маркеров генов, ученые определили, вспыхивал ли какой-либо из этих новых нейронов во время повторного воздействия страха. Исследователи хотели видеть, насколько новые клетки помогали животным идентифицировать и реагировать на окружающую среду. Действительно ли эти новые нейроны помогли животным мыслить?

И они помогали, хотя результаты оказались не совсем такими, как ожидали исследователи. Они думали, что в мозге бегунов будет больше новорожденных нейронов, чем у всех остальных, что означало бы, что их юношеские тренировки усилили поздний нейрогенез. Но оказалось, что мозг бегунов содержали столько же новых нейронов, сколько и мозг оседлых животных.

Но их новорожденные клетки вели себя иначе, чем у малоподвижных крыс. Они примерно в два раза чаще вспыхивали, когда животные вспоминали свой прошлый страх и решали, есть ли им чего бояться снова. В результате бегуны замирали реже, чем малоподвижные животные, когда их помещали в клетки, которые отличались от первоначальных.

Другими словами, бегуны оказались более способными различать места и интерпретировать свой опыт, помнить, оценивать и реагировать, даже если они не бегали в течение некоторого времени.

Потенциальные последствия этих результатов одновременно обнадеживающие и неоднозначные, говорит Джей Мартин Войтович, почетный профессор физиологии Университета Торонто, который курировал исследование.

Понятно, что исследование проводилось на крысах, а не на людях. Но, по его словам, данные «предполагают, что физические упражнения на раннем этапе жизни могут помочь создать когнитивный резерв».

Закрывается ли окно для этих преимуществ после подросткового возраста, остается неясным.

«Возможно, в молодом мозге есть что-то», почему физические упражнения не произведут такого же эффекта в более старшем возрасте, говорит он. Он и его коллеги намерены изучить этот вопрос в будущих экспериментах.

В этом исследовании также не рассматривалось, как физические упражнения в молодости могут повлиять на внутреннюю работу нейронов, рожденных гораздо позже. Но доктор Войтович и его соавторы подозревают, что это может приводить к постоянным изменениям химической среды мозга, а также, возможно, расположенных там стволовых клеток, что в конечном итоге приводит к появлению новых мозговых клеток.

Оригинал