Физические упражнения меняют мозг: как тренировки повышают выносливость

Регулярные физические нагрузки давно считаются ключом к крепкому здоровью. Однако новые данные нейробиологии показывают: бег и другие тренировки перестраивают не только мышцы и сердце, но и сам мозг. Исследование, опубликованное в журнале Neuron, раскрывает неожиданный механизм роста выносливости.

Мозг включается в работу

Команда под руководством нейробиолога Николас Бетли из Пенсильванский университет показала: по мере тренировок в мозге мышей усиливаются связи между определёнными нейронами. В результате эти клетки начинают активироваться быстрее, помогая организму лучше переносить физическую нагрузку.

По словам Бетли, раньше ученые рассматривали рост выносливости в основном как следствие изменений в мышцах, лёгких и сердце.

«Вы выходите на пробежку — улучшается работа сердца, мышцы восстанавливаются. Но мы не ожидали, что мозг так активно координирует этот процесс», —

отмечает исследователь.

Где именно происходят изменения

Учёные сосредоточились на вентромедиальном гипоталамусе — участке мозга, который регулирует:

• аппетит;
• уровень сахара в крови;
• обмен веществ.

Особое внимание привлекли нейроны, вырабатывающие белок SF1 (steroidogenic factor 1). Ранее было известно: если у мышей удалить ген SF1, их выносливость падает.

В новом эксперименте исследователи наблюдали за мышами, бегавшими на дорожке, и обнаружили:

• нейроны SF1 активируются во время нагрузки
• часть клеток «включается» уже после тренировки
• с каждой неделей занятий таких нейронов становится больше

Синапсы растут вместе с тренировками

После трёх недель регулярного бега мозг животных заметно изменился.

Учёные зафиксировали:

• повышение возбудимости нейронов SF1;
• удвоение числа возбуждающих синапсов;
• более лёгкий запуск нейронной активности.

Проще говоря, мозг тренированных мышей становился «настроенным» на физическую работу.

Эксперимент с выключением нейронов

Чтобы проверить роль этих клеток, исследователи применили оптогенетику — метод точечного управления нейронами с помощью света.

Когда нейроны SF1 искусственно отключали после тренировок:

• мыши переставали прогрессировать
• быстрее уставали
• не наращивали выносливость

Это стало прямым доказательством: именно эти нейронные цепи помогают организму адаптироваться к нагрузкам.

Мнение независимого эксперта

Врач-исследователь Джеффри Зигман из Юго-Западный медицинский центр Техасского университета считает результаты очень важными.

По его словам, в мозге могут существовать и другие «центры выносливости», но работа Бетли:

• подчёркивает ключевую роль нейронов SF1
• показывает механизм роста физической формы
• объясняет, почему тренировки дают накопительный эффект

«Чем больше вы тренируетесь, тем больше возбуждающих синапсов формируется и тем выше ваша выносливость», —

отмечает Зигман.

Можно ли «прокачать» эти нейроны у человека

В одном из самых интригующих экспериментов учёные, наоборот, усилили активность нейронов SF1 у мышей. Результат оказался впечатляющим: животные бегали дальше и быстрее контрольной группы.

В перспективе это открывает возможности для медицины:

• восстановление мышечной массы после болезней
• борьба с возрастной саркопенией
• повышение спортивной работоспособности

Однако сам Бетли подчёркивает: до практического применения далеко. Оптогенетика остаётся инвазивной лабораторной технологией, и безопасных способов напрямую стимулировать такие нейроны у людей пока нет.

Главное открытие

Исследование усиливает современный взгляд на физическую активность: тренировки — это не только работа мышц.

Физические упражнения:

• перестраивают нейронные сети
• повышают готовность мозга к нагрузке
• формируют долговременную выносливость

Иными словами, каждая пробежка — это тренировка не только тела, но и нервной системы.

Вывод: если раньше говорили «мышцы запоминают нагрузку», то теперь можно добавить — её запоминает и мозг. И именно он, возможно, играет ключевую роль в том, насколько далеко и быстро мы сможем бежать завтра.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что ученые нашли способ «разбудить» скрытые жировые запасы через мозг