Когато хората мислят за това да станат по-силни, те често си представят мускули - да вдигат по-големи тежести или да изкачват стълби, без да се задъхват. Но нови изследвания предполагат, че тези подобрения не се случват, освен ако първо мозъкът не се промени.
В проучване, публикувано на 12 февруари в списание Neuron, мишки, които тренирали на бягащи пътеки, показали повишена активност в клетки във вентромедиалния хипоталамус на мозъка. Когато тези клетки били блокирани след упражнение, мишките не успели да подобрят издръжливостта си след тренировките. Изследването предполага, че тялото разчита на сигнали от мозъка, за да се адаптира и да стане по-тренирано.
Тренировка за мозъка
Още: Ново откритие: Четири са ключовите възрасти за мозъка
Упражнението не просто движи мускулите - то тренира тялото да се адаптира. С времето силата се увеличава, издръжливостта се подобрява, а системите, които регулират енергията, стават по-ефективни.
Но мозъкът също се променя при физическа активност, казва Дж. Никълъс Бетли, невроучен от Университета на Пенсилвания във Филаделфия. Мишки, които тичат на колела или на бягащи пътеки, развиват нови мозъчни клетки в области като хипокампуса, а мозъчните клетки, които вече имат, образуват нови връзки. „Тренираш, мускулите ти стават по-силни, белите дробове стават по-силни, сърцето става по-силно и мозъкът става по-силен, и това е следствие от упражненията“, казва Бетли. Но това, което впечатлило него и колегите му, било колко активен е мозъкът по време на самото упражнение. „В целия мозък, и особено в хипоталамуса, има огромна ангажираност“ по време на физическо натоварване, казва той. „Какво, по дяволите, прави цялата тази невронна активност?“
По-специално се наблюдавала повишена активност във вентромедиалната част на хипоталамуса (VMH), област, разположена дълбоко в центъра на мозъка. Тази зона е най-известна с ролята си в метаболизма и използването на енергия, като контролира функции като телесната температура, глада и жаждата.
Тъй като издръжливостта зависи от това как тялото управлява горивото и усилието, Бетли и колегите му заподозрели, че VMH може не само да реагира на упражненията, но и да подпомага способността на тялото да се адаптира към тях.
Още: 4 добри навика за пренастройване на мозъка
Уголемяване на мозъка
Бетли и колегите му започнали с мишки на бягащи пътеки. След една единствена тренировка мишките показали повишена експресия на растежни фактори в клетките на VMH, особено в тези, които експресират протеина SF-1. Клетките, които експресират SF-1, помагат за обединяване на сигнали от тялото, от хормони като инсулин и лептин, контролирайки как тялото използва енергията. След осем дни упражнения VMH ангажирал повече неврони, съдържащи SF-1, които станали по-активни от преди. Невроните, съдържащи SF-1, също развили допълнителни синаптични „шипчета“ - малки структури, които позволяват на мозъчните клетки да комуникират. Три седмици тренировки за дистанция при мишки, казва Бетли, „удвояват активността“. Точно както мишките могли да тичат по-далеч с времето, VMH бил „трениран“ от упражненията.
За да проверят дали тези неврони просто реагират на упражненията - или управляват техните ползи - изследователите селективно заглушили SF-1 клетките. Без активността на мозъчните клетки, съдържащи SF-1, мишките можели да тренират, но постигали по-малко подобрения. Те не можели да тичат толкова далеч или толкова бързо, колкото животните с нормално SF-1 сигнализиране.
Още: Необичайните симптоми, които сигнализират, че сте прекалили с тренировките
Използвайки метод, наречен оптогенетика, за да контролират SF-1 невроните с импулс светлина, изследователите показали, че изключването на SF-1 невроните веднага след всяка тренировъчна сесия предотвратявало развитието на по-добра издръжливост. Но засилването на SF-1 клетъчното сигнализиране имало обратния ефект; животните, които тренирали и получавали импулс светлина, показвали по-добра издръжливост.
Учените отдавна знаят, че мозъкът е важен за активирането на мускулите, стимулирането на реакциите на сърцето и белите дробове и контрола на енергийния прием и разход, казва Марк Харгрийвс, физиолог на упражненията в Университета на Мелбърн в Австралия. „Тези резултати предполагат, че VMH SF1 невроните в рамките на (централната нервна система) също участват в адаптацията към редовни упражнения.“
Това е цикъл, който е полезен както за тялото, така и за мозъка. „Тези резултати отново подчертават красотата на интегративната физиология“, казва Харгрийвс. „Всички релевантни органни системи работят заедно, за да гарантират, че има подходящ отговор“ на предизвикателството на физическото натоварване.
Тичай, сякаш те преследват
Резултатите предполагат нова роля за тази област на мозъка, казва Даю Лин, невроучен в NYU Grossman School of Medicine в Ню Йорк. Но тя отбелязва, че е важно резултатите да се разглеждат от перспектива, различна от човешката. „Мишките не спортуват“, казва тя. „Дали доброволно си мислят: ‘Трябва да вляза във форма, затова ще се кача на колелото за тичане?’“
Вместо това, отбелязва Лин, тази област на хипоталамуса е свързана и с начина, по който животните реагират на хищници. Лин се пита дали ефектите от упражненията върху мозъка не са, защото животните тичат така, както биха тичали, ако са под екстремен стрес - стресът от хищничество. Бетли и колегите му повторили някои от изследванията с мишки, които не били на бягащи пътеки. Вместо това на животните бил даден достъп до колела за тичане в клетките им, но те не били принуждавани да тичат. Мишките тичали с ентусиазъм и изследователите показали, че когато блокирали клетките, съдържащи SF-1, при тези животни, те не успявали да се възползват от увеличеното движение.
„Науката е на най-високо ниво, а резултатите - получени чрез най-съвременни техники - са важни“, казва Алън Уотс, невроучен в Университета на Южна Калифорния в Лос Анджелис. Но мишките, отбелязва той, са много по-малки от хората. „Като вид, мишките са много лоши модели за човешкия енергиен контрол“, казва той. Хората ще трябва да се качат на бягащи пътеки, за да се разбере дали нашите мозъци работят по същия начин.
Следващата стъпка, казва Бетли, е да се установи какви точно са сигналите между хипоталамуса и тялото по време на упражнения. Кои са молекулите, които стоят в основата на издръжливостта? Разбирането на това би могло да помогне на учените да разработят лечения за хора, които не могат да спортуват, като например възстановяващи се от инсулти, или да се предотврати мускулната атрофия.
Но Бетли бърза да добави, че нито едно лекарство не би могло да замени самото движение и добавя, че изследването е променило и неговите собствени навици. „След тези експерименти в лабораторията се опитвам да се придържам към 300 минути (пет часа) упражнения седмично“, казва той. „Ти си напълно различен човек след 300 минути седмично“.
Източник: БГНЕС
