Почему аэробные тренировки так влияют на мозг: причина в эволюции

За последние десятилетия многочисленные исследования показали положительный эффект аэробных тренировок на умственные способности на протяжении всей жизни (1, 2, 3, 4). Особенно важные последствия отмечены для стареющего мозга. Польза от них неоспорима — как для здоровых людей, так и для страдающих нейродегенеративными заболеваниями вроде болезни Альцгеймера. Но несмотря на растущий интерес к бегу в терапевтических целях, до сих пор наука не совсем хорошо понимает механизмы, за счёт которых так сильно улучшаются когнитивные способности человека. К тому же исследования показывают большую разницу в результатах в разных экспериментах.

Одна из причин отсутствия ясного понимания механизмов воздействия аэробных упражнений на когнитивные способности — отсутствие теоретической модели такого воздействия, считают американские исследователи из Университета Аризоны. Поэтому они поставили задачу создать такую модель и разобраться в причинах индивидуальных различий влияния аэробных упражнений. Это важно для создания более эффективных индивидуальных тренировочных программ.

Для создания новой модели учёные применили эволюционный неврологический подход. Они объясняют, как физическая активность действует на мозг, с точки зрения эволюции человека. Учёные предполагают, что тренировки напрямую связаны с когнитивными способностями, поскольку в результате эволюции человек примерно 2 млн лет назад приспособился к модели собирательства, в которой двигательный контроль, память, пространственная навигация и принятие решений сочетаются с высоким уровнем аэробной физической нагрузки. Простыми словами, наши предки все были атлетами с продвинутой выносливостью. Они постоянно двигались, бегали и ходили, накручивая за день многие десятки километров.

«Мы думаем, что наша физиология реагировала на это увеличение уровня физической нагрузки, и эти физиологические адаптации затрагивали всё, начиная с вашей костей и мышц, видимо, до самого мозга, — говорит Дэвид Райхлен (David Raichlen), доцент Школы антропологии в Колледже социальных и поведенческих наук при Университете Аризоны. — Довольно странно думать, что движение вашего тела должно влиять на мозг таким способом — что упражнения оказывают некое положительное влияние на структуру мозга и его функционирование — но если вы подумаете об этом с эволюционной точки зрения, то начнёте складывать кусочки головоломки вместе и поймёте, почему система адаптивно реагирует на вызовы и стрессы, связанные с упражнениями».

Используя концепции эволюционной медицины, исследователи предлагают новую Модель адаптивной производительности (Adaptive Capacity Model, ACM), которая объясняет, почему физические упражнения защищают мозг на протяжении всей жизни. Ключевые элементы этой концепции указаны на иллюстрации вверху и подробно разъясняются на схеме внизу.

По мнению учёных, в случае малоактивного образа жизни, привычного для современного общества, мозг приспособляется и снижает когнитивные способности, подчиняясь наиболее энергоэффективной стратегии. С возрастом это ведёт к атрофии мозга.

Авторы научной работы очертили круг специфических областей умственной деятельности, которые связаны с активным физическим поиском пищи и принятием решений. Они считают, что эту модель можно считать фундаментом для современных более продвинутых исследований, которые смогут помочь сохранить умственные способности человека на протяжении всей его жизни.

Вдобавок, эта модель помогает объяснить, почему предыдущие исследования влияния аэробных упражнений на когнитивные способности показывали такие разные результаты. Причина в разнице когнитивных задач, которые ставили перед испытуемыми, а также интенсивности и времени выполнения физических упражнений — эти факторы являются критически важными и влияют на результаты выполнения тестов.

«Поиск пищи является невероятно сложным когнитивным поведением, — говорит Райхлен. — Вы передвигаетесь по ландшафту, вы используете память не только для принятия решений, куда пойти, но также для нахождения обратного пути, вы обращаете внимание на окружающую обстановку. Это многозадачный процесс на протяжении всего пути, потому что вам нужно принимать решения и в то же время следить за окружающей действительностью, и одновременно контролировать свою двигательную активность по пересечённой местности. Если сложить всё вместе, то получаются сложные многозадачные усилия».

Эволюционная история человека показывает, что все мы — атлеты. И если не поддерживать активность на должном уровне, то тело будет адаптироваться к новому низкоэнергетическому режиму. В том числе будет адатироваться и мозг, снижая свою функциональную готовность, говорят учёные. Они рекомендуют интенсивные аэробные нагрузки, постоянно передвигаясь по новым маршрутам. Новое окружение обеспечивает дополнительную разминку для мозга.

Научная работа опубликована в июльском номере журнала Trends in Neurosciences (doi:10.1016/j.tins.2017.05.001, pdf).