Как физические упражнения укрепляют мозг?

Исследование, изучающее механизмы, лежащие в основе улучшения когнитивных функций в результате физических нагрузок, показало, что ключевую роль играет дофамин.

Известно, что уровень нейромедиатора и гормона, который связан с удовольствием, удовлетворенностью и мотивацией, повышается, когда вы тренируетесь. Новые результаты показывают, что это также связано с более быстрым временем реакции во время тренировки.

Исследователи, стоящие за открытием, говорят, что это может привести к новым терапевтическим методам достижения когнитивного здоровья, поскольку дофамин играет важную роль в ряде состояний, включая болезнь Паркинсона, шизофрению, СДВГ, зависимость и депрессию. Статья опубликована в Journal of Physiology.

Они измерили высвобождение дофамина в мозге с помощью сложного сканирующего устройства, известного как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ).

Оно отслеживает метаболическую и биохимическую активность клеток организма.

Результаты показали, что когда участник крутил колеса велотренажера, лежа на спине, в его мозге увеличивалось количество высвобождаемого дофамина, и что этот процесс был связан с ускорением времени реакции.

“Мы знаем, что кардиотренировки улучшают когнитивные функции, но точные механизмы, стоящие за этим процессом, до сих пор у людей тщательно не исследовались”, – говорит доктор Джо Костелло из Университетской школы спорта, здоровья и физических упражнений.

“Используя новые методы визуализации мозга, мы смогли изучить роль дофамина в улучшении функций мозга во время физических упражнений, и результаты действительно многообещающие. Наше нынешнее исследование говорит о том, что этот гормон является важным нейромодулятором, улучшающим время реакции”.

В рамках исследования были проведены три эксперимента с участием 52 мужчин. В первом испытуемых попросили выполнять когнитивные задачи в состоянии покоя и во время занятий на велотренажере с помощью ПЭТ-сканера, чтобы команда могла отслеживать движение дофамина в их мозге.

Во втором эксперименте использовалась электрическая стимуляция мышц, чтобы проверить, улучшит ли когнитивные функции принудительная стимуляция движения мышц. В заключительном эксперименте сочетались как произвольные, так и непроизвольные физические упражнения.

В экспериментах, в которых выполнялись произвольные физические упражнения, когнитивные показатели улучшались. Этого не произошло, когда использовалась только принудительная электростимуляция.

“Мы хотели исключить произвольные движения мышц в части исследования, чтобы увидеть, присутствует ли процесс, при котором интенсивная физическая нагрузка улучшает когнитивные функции, во время искусственных упражнений”, – говорит Соичи Андо, доцент Лаборатории наук о здоровье и спорте Университета электрокоммуникаций в Японии.

“Но наши результаты показывают, что упражнение должно основываться на центральных сигналах мозга, а не только на самих мышцах”

“Это говорит о том, что когда мы даем указание нашему центральному командному пункту совершать движения нашим телом во время тренировки, именно этот процесс способствует высвобождению дофамина в мозге”.

В предыдущем исследовании команда изучала взаимосвязь между уровнем кислорода, когнитивными способностями и физическими упражнениями, чтобы проверить теорию о том, что чем больше кислорода мы вдыхаем во время тренировки, тем более бодрствующим становится наш мозг. Они не обнаружили никаких изменений во времени реакции человека при езде на велосипеде как внутри, так и снаружи среды с низким уровнем кислорода (при гипоксии).

“Эти последние результаты подтверждают нашу предыдущую теорию о том, что на когнитивные способности во время физических упражнений влияют изменения в гормонах, регулирующих работу мозга, включая дофамин”, – добавляет доктор Костелло.

“Также может играть определенную роль ряд других психофизиологических факторов, включая мозговой кровоток, возбуждение и мотивацию”.

Исследователи говорят, что срочно необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью разобраться в том, как высвобождение дофамина связано с когнитивными способностями после физической тренировки.

Авторы также признают ограничения, связанные с относительно небольшим размером выборки, и рекомендуют, чтобы в будущих экспериментах было больше участников из различных групп населения, включая женщин и пожилых людей, в течение более длительного периода времени.