Физические упражнения стимулируют работу мозга благодаря своему воздействию на мышцы

Физические упражнения играют важную роль в здоровье мозга, вызывая выделение молекул, связанных с когнитивной функцией, мышцами, как показало недавнее исследование.

Исследование, опубликованное в журнале "Proceedings of the National Academy of Sciences", показывает, что когда активируются нервы, стимулирующие мышцы, они также посылают сигналы в мозг, выделяя биоактивные молекулы и наночастицы, которые улучшают функции мозга.

Результаты подчеркивают важность поддержания здоровья опорно-двигательного аппарата не только для сердечно-сосудистой системы или подвижности, но и для противодействия нейродегенерации, сказал Хюнжун Конг, доктор философии, профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и соавтор исследования.

Он объяснил, что: «Поддержание иннервации нейронов имеет решающее значение для того, чтобы мышцы могли производить биологические факторы, полезные для мозга. При регулярных мышечных сокращениях мышцы не только выделяют эти полезные факторы, но и помогают поддерживать иннервацию, необходимую для того, чтобы нервы продолжали посылать сигналы мышцам. Эти сигналы необходимы для регулирования выделения нейротрофических факторов в мозг».

В исследовании стимулировали мышцы глутаматом, чтобы увидеть, как отреагирует функция нервов. Исследователи использовали модели мышечной ткани, одну иннервированную и одну неиннервированную, и обнаружили, что иннервированная ткань посылает больше сигналов в мозг.

Поскольку часть функции нейронов в мышцах может снижаться с возрастом или травмами, исследователи были заинтересованы в том, как эта потеря повлияет на здоровье мозга.

Как физические упражнения влияют на функции мозга?

В этом исследовании ученые не наблюдали за людьми, занимающимися физическими упражнениями. Вместо этого они изучали модели мышечной ткани, что означает, что невозможно было сделать непосредственные выводы о конкретных формах упражнений и их влиянии на здоровье мозга.

Конг сказал, что предыдущие исследования по физическим упражнениям и здоровью мозга показали прямую корреляцию между размером гиппокампа и регулярной физической активностью. Но для этого нового исследования исследователи изучали нервную систему и функции опорно-двигательного аппарата, чтобы лучше понять взаимодействие между мозгом и телом.

«Наше исследование не доказало, как упражнения могут напрямую улучшить когнитивные функции», - предупредил Конг. «Несколько исследований уже показали, что регулярные упражнения могут улучшить когнитивные функции у взрослых. В этих исследованиях участникам предлагалось регулярно заниматься физическими упражнениями, и изменения в размере их гиппокампа отслеживались».

«Результаты показывают, что у людей, которые регулярно выполняют аэробные упражнения, гиппокамп больше, и они демонстрируют улучшенные результаты в тестах на пространственную память. Мы сосредоточились на том, как нейроны, связанные с мышцами, влияют на один из путей взаимодействия между мышцами и мозгом». — Хюнжун Конг, доктор философии

Райан Глатт, CPT, NBC-HWC, старший тренер по здоровью мозга и директор программы FitBrain в Институте нейронаук в Санта-Монике, Калифорния, не участвовавший в этом исследовании, сказал, что потребуется время, чтобы полностью понять влияние упражнений на мозг, и будущие исследования с участием людей должны будут учитывать это.

«Продолжительность, необходимая для наблюдения за эффектами упражнений на когнитивные функции, может варьироваться в зависимости от типа, интенсивности и частоты упражнений, а также индивидуальных различий в возрасте, исходных когнитивных функциях и состоянии здоровья», - сказал Глатт.

«Исследования обычно показывают наблюдаемые эффекты в течение нескольких недель до нескольких месяцев. Важно, чтобы последующие исследования учитывали эти переменные для точной оценки временных рамок», - отметил он.

Какие виды упражнений лучше всего подходят для здоровья мозга?

Регулярные упражнения имеют заметные преимущества для здоровья мозга. Например, бокс используется для помощи людям с болезнью Паркинсона.

Глатт отметил, что некоторые виды упражнений могут быть более эффективными, чем другие, для улучшения здоровья мозга, особенно те, которые требуют когнитивной функции.

"Аэробные упражнения, такие как бег, плавание и езда на велосипеде, которые улучшают сердечно-сосудистое здоровье, широко известны своим положительным влиянием на функцию мозга," сказал он.

"Однако занятия, которые сочетают физическую и когнитивную нагрузку — такие как танцы и командные виды спорта — могут предлагать дополнительные преимущества благодаря необходимости координации, ритма и исполнительных функций," добавил он.

Могут ли упражнения обратить вспять или замедлить когнитивный спад?

Конг предположил, что физическая активность может потенциально обратить вспять или замедлить когнитивный спад, связанный со старением.

"С возрастом люди постепенно теряют хорошо сформированные нервно-мышечные соединения между нервами и мышцами, что ухудшает способность мышц регулироваться нервными сигналами и, соответственно, снижает их способность секретировать факторы, критически важные для функции мозга," объяснил Конг.

"С помощью соответствующей тренировки или стимуляции мышечных сокращений мышцы могут производить факторы, которые помогают поддерживать эти нервно-мышечные соединения, предотвращая денервацию. В результате пожилые люди все еще могут иметь функционально иннервированные мышцы, способные производить важные факторы, которые улучшают когнитивную функцию мозга," отметил он.

Глатт указал, что сидячий образ жизни с относительно низким уровнем физической активности может быть связан с более высоким риском когнитивного спада.

Однако он предупредил, что существуют различные индивидуальные различия, касающиеся генетики, образа жизни и экологических факторов.

"Упражнения все больше признаются в качестве поддерживающего вмешательства для людей с ослабленными когнитивными функциями, включая тех, кто страдает от возрастных спадов или таких состояний, как болезнь Альцгеймера. Физическая активность может улучшить кровоток к мозгу, уменьшить воспаление и стимулировать высвобождение факторов роста, что может помочь поддерживать или улучшать когнитивную функцию," сказал Глатт.

"Хотя упражнения полезны для поддержания когнитивного здоровья и потенциального замедления прогрессирования спада, доказательства их способности обратить вспять существующие когнитивные нарушения все еще неокончательны. Большинство исследований предполагает, что упражнения могут способствовать более медленному темпу спада и лучшему общему здоровью мозга, но для обратного устранения установленных когнитивных дефицитов требуется более обширное исследование," предупредил он.