Секрет в воде: как плавание стимулирует работу мозга

Ни для кого не секрет, что аэробные упражнения помогают предотвратить некоторые разрушительные последствия старения. И все больше исследований показывают, что плавание уникальным образом воздействует на здоровье мозга.

Было доказано, что регулярные занятия плаванием улучшают память, когнитивные функции, иммунную реакцию и настроение. Плавание также помогает восстановить повреждения, вызванные стрессом, и наладить новые нейронные связи в мозге.

Но ученые все еще пытаются разгадать, как и почему плавание оказывает такое стимулирующее воздействие на мозг.

Как нейробиолог, специализирующийся на физиологии мозга, энтузиаст фитнеса и мама, летом я часами не выхожу из местного бассейна. Нет ничего необычного в том, что дети радостно плещутся и плавают, а родители загорают неподалеку — и я много раз была среди тех родителей, которые наблюдают за происходящим в бассейне со стороны. Но если бы больше взрослых знали, как полезно плавание для когнитивного и психического здоровья, они бы с большим энтузиазмом прыгали в воду вслед за детьми.

Новые и улучшенные клетки мозга

До 1960-х годов ученые считали, что количество нейронов и синаптических связей в человеческом мозге ограничено и при повреждении они не восстанавливаются. Но эта идея была опровергнута, когда исследователи начали получать достаточно доказательств рождения нейронов в мозге взрослых людей и других животных.

Теперь есть четкие доказательства того, что аэробные упражнения способствуют нейрогенезу и играют ключевую роль в восстановлении поврежденных нейронов и их связей как у млекопитающих, так и у рыб.

Исследования показывают, что один из основных способов возникновения этих изменений в ответ на упражнения — это повышение уровня белка, называемого нейротрофическим фактором мозга. Выяснилось, что нейронная пластичность, или способность мозга изменяться, которую стимулирует этот белок, улучшает когнитивные функции, включая обучение и память.

Исследования на людях обнаружили тесную взаимосвязь между концентрацией нейротрофического фактора, циркулирующего в головном мозге, и увеличением размера гиппокампа — области мозга, ответственной за обучение и память. Кроме того, повышенные уровни нейротрофического фактора мозга обостряют когнитивные функции и помогают снизить тревогу и депрессию. И напротив, исследователи наблюдали расстройства настроения у пациентов с более низкой концентрацией нейротрофического фактора головного мозга.

Аэробные упражнения также способствуют высвобождению специфических химических посредников, называемых нейротрансмиттерами. Один из них — серотонин, который, присутствуя в повышенных количествах, снижает депрессию и тревожность и улучшает настроение.

В исследованиях на рыбах ученые увидели изменения в генах, ответственных за повышение уровней нейротрофических факторов мозга, а также усиленное развитие дендритных шипиков — выступов на дендритах (удлиненных частях нервных клеток) — после восьми недель упражнений по сравнению с контрольной группой. Эти данные дополняют исследования на млекопитающих, в которых говорится, что нейротрофический фактор мозга увеличивает плотность нейронального шипика. Было показано, что эти изменения способствуют улучшению памяти, настроения и познания у млекопитающих. Большая плотность позвоночника помогает нейронам создавать новые связи и посылать больше сигналов другим нервным клеткам. При повторении сигналов связи становятся более прочными.

Но что особенного в плавании?

Исследователи еще не знают, в чем заключается секрет плавания. Но они все ближе к пониманию.

Плавание уже давно известно своей пользой для сердечно-сосудистой системы. Поскольку в плавании задействованы все основные группы мышц, сердцу приходится много работать, что увеличивает кровоток по всему телу. Это приводит к созданию новых кровеносных сосудов — процессу, называемому ангиогенезом. Увеличение кровотока также может привести к большому выбросу эндорфинов — гормонов, которые действуют как естественное обезболивающее по всему телу. Такой выброс вызывает чувство эйфории, которое часто возникает после упражнений.

Большинство исследований влияния плавания на мозг было проведено на крысах. Крысы — хорошая лабораторная модель из-за их генетического и анатомического сходства с людьми.

В одном исследовании на крысах выявилось, что плавание стимулирует мозговые пути, которые подавляют воспаление в гиппокампе и апоптоз, то есть гибель клеток. Также оно показало, что плавание поддерживает выживание нейронов и уменьшает когнитивные последствия старения. Хотя у исследователей еще нет способа визуализировать апоптоз и выживаемость нейронов у людей, они наблюдают аналогичные когнитивные результаты.

Один из наиболее интересных вопросов — как плавание улучшает кратковременную и долговременную память. Чтобы определить длительность положительного эффекта, исследователи приучили крыс плавать по 60 минут в день в течение пяти дней в неделю. Затем они проверяли память крыс, заставляя их проплыть через сложный водный лабиринт, где в одном из каналов была спрятана платформа.

У крыс было шесть попыток, чтобы проплыть через лабиринт и найти платформу. После семи дней обучения плаванию исследователи заметили улучшение как краткосрочной, так и долгосрочной памяти — крысы стали делать меньше ошибок. На основе этих данных исследователи предположили, что плавание можно использовать в качестве способа восстановления обучения и нарушений памяти, вызванных нервно-психическими заболеваниями у людей.

Несмотря на то, что есть большая разница между исследованиями на крысах и людях, данные говорят о явной когнитивной пользе плавания для человека в любом возрасте. Например, в одном исследовании, посвященном влиянию плавания на остроту ума у пожилых людей, исследователи пришли к выводу, что у пловцов улучшилась скорость ума и внимание по сравнению с теми, кто не занимался плаванием. Однако это исследование имеет ограниченный дизайн, так как участники не были рандомизированы, и, следовательно, те, кто занимался плаванием до исследования, могли иметь несправедливое преимущество.

В другом исследовании сравнивали когнитивные способности молодых людей, которые занимались спортом, не связанным с водой, и пловцов. Хотя погружение в воду само по себе не имело значения, 20 минут плавания брассом средней интенсивности улучшили когнитивные функции в обеих группах.

Детям тоже полезно

Плавание хорошо влияет на обучение детей.

Еще одна исследовательская группа недавно изучила связь между физической активностью и тем, как дети учат новые словарные слова. Ученые обучали детей 6-12 лет называть незнакомые предметы. Затем они проверили точность распознавания этих слов после трехминутного выполнения трех упражнений: раскрашивания (отдых), плавания (аэробная активность) и физических упражнений наподобие кроссфита (анаэробная активность).

Оказалось, что дети были намного точнее после плавания, по сравнению с раскрашиванием и кроссфитом, которые показали одинаковый уровень запоминания. Это показывает явную когнитивную пользу от плавания по сравнению с анаэробными упражнениями, хотя в исследовании не сравнивается плавание с другими аэробными упражнениями. По полученным данным, плавание даже в течение коротких периодов времени очень полезно для молодого, развивающегося мозга.

Все еще изучается, сколько времени нужно плавать, каким стилем, а также какие когнитивные пути активируются при плавании. Но нейробиологи все ближе к тому, чтобы собрать все кусочки пазла воедино.

На протяжении веков люди искали источник молодости. Возможно, плавание — один из самых доступных.

Источник