Зажги себя! Жизнь - в движении. Революционное знание о влиянии физической активности на мозг - Эрик Хагерман

Мы хорошо знаем, что курение, малая подвижность и неправильное питание оказываются первопричинами наших недугов. Последние эксперименты показывают, что точно так же эти вредные привычки повышают риск заболеваний мозга, особенно при наступлении старения. Те же самые вещи, которые убивают тело, поражают и мозг. Нейрофизиолог Марк Мэттсон из Национального института геронтологии считает такое совпадение позитивным. «Я думаю, что факторы, которые снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний и диабета, уменьшают и шанс возникновения нейродегенеративных расстройств, вызываемых старением», – говорит он. Меры, предпринимаемые против диабета, например, одновременно выравнивают баланс инсулина в мозге и защищают нейроны от метаболического стресса. Когда мы стараемся снизить высокое давление и укрепляем мышцу сердца, тем самым мы защищаем капилляры мозга от разрушения или истончения – основной причины инсульта. Тренировки с утяжелителями, предупреждающие пожирание наших костей остеопорозом, приводят к выработке дополнительных белков и гормонов – факторов роста, способствующих разветвлению дендритов у нейронов. И наоборот, прием жирных кислот класса омега-3 для улучшения мышления одновременно укрепляет кости.

Расстройства мозга и физические болезни, которыми мы страдаем в старости, связаны между собой через сердечно-сосудистую систему и обменные процессы. Разрушение двух этих систем объясняет, почему пожилые люди, страдающие ожирением, имеют вдвое большую вероятность возникновения слабоумия. По статистике, наличие диабета увеличивает такую возможность на 65 %, а повышенный уровень холестерина – на 43 %. Давно доказано, что упражнения защищают от этих болезней, однако, согласно данным тех же Центров по контролю и профилактике заболеваний США, около трети американцев старше 65 лет указывают, что в их жизни нет никакой двигательной активности. Остается надеяться, что вы проникнетесь мыслью, как тренировки укрепляют мозг, и займетесь ими со всей серьезностью. Одним из самых убедительных доказательств этого можно назвать масштабное исследование «Здоровье медсестер», в рамках которого с середины 1970-х годов ученые дважды в год наблюдают за состоянием здоровья 122 тысяч медсестер. В 1995 году проводились тесты на мыслительную активность некоторых участниц. Это позволило ученому из Гарвардского университета Дженнифер Вёв проанализировать зависимость между физической активностью и мыслительными способностями у 18 766 женщин в возрасте 70–81 год. Вёв использовала бесценный клад собранной информации, чтобы попытаться ответить на вопрос: помогает ли двигательная активность в среднем возрасте сохранению живости мозга в старости? Результаты эксперимента, опубликованные в журнале Journal of American Medical Association, убедительно подтвердили интуитивное предчувствие ученых: женщины с высоким уровнем расхода энергии имели на 20 % меньшую вероятность столкнуться с затруднениями при выполнении тестов на память и общий интеллект. Средний уровень нагрузок для этой группы подразумевал пешие прогулки не менее 12 часов в неделю или бег трусцой 4 часа в неделю – по сравнению с тем, что наименее активная (из пяти) группа ходила только час в неделю. Однако Вёв уверена, что не нужно быть «суперспортсменкой», чтобы получать пользу от движения. «Поразительность нашего исследования в том, что мы начинали оценивать участниц с самого скромного уровня мышечной активности – с ходьбы хотя бы полтора часа в неделю, – говорит она. – Даже при этом было заметно позитивное воздействие движения – явно больше, чем у совсем пассивных в этом плане испытуемых».

Старение неизбежно, но разрушение организма – нет. Как получается, что некоторые люди доживают до ста лет, имея относительно немного проблем со здоровьем, тогда как другие страдают настолько сильными заболеваниями, что практически лишаются возможности нормально функционировать физически и умственно? Чтобы понять, почему старение протекает столь по-разному, имеет смысл посмотреть на вопросы жизни и смерти на клеточном уровне.

По мере старения клетки постепенно утрачивают способность адаптироваться к стрессу. Ученым предстоит еще установить почему, но уже сейчас ясно, что более старые клетки обладают пониженным порогом сопротивляемости молекулярным стрессам, вызывающимися свободными радикалами; малым удовлетворением клеточных потребностей в энергии; слабой возбудимостью. А гены, которые отвечают за выработку белков и очищают клетки от продуктов распада, перестают работать. Это провоцирует запуск смертельной спирали массовой гибели клеток, которую ученые называют апоптоз. По мере нарастания ущерба организму его иммунная система активизируется и направляет в опасные места белые кровяные тельца и другие факторы, чтобы убрать оттуда мертвые клетки. В результате там возникают воспаления. Если воспаление становится хроническим, оно производит еще более вредные белки, которые уже имеют непосредственное отношение к возникновению болезни Альцгеймера.

В мозге, где из-за процессов старения и клеточного стресса атаке подвергаются нейроны, разрушаются синаптические окончания, что и приводит к разрыву сложившихся связей. С падением активности нейронов их дендриты в буквальном смысле слова усыхают. Поначалу перерыв в передаче сигналов то здесь, то там не представляет большой проблемы, поскольку мозг запрограммирован на компенсацию таких потерь перенаправлением информации по другим нейронным цепочкам. Эта дублирующая система имеет солидный запас прочности. Помните, мы же говорим о 100 миллиардах нейронов, каждый из которых способен принять до 100 тысяч сигналов. Это очень активная и разветвленная сеть, расширяющаяся за счет новых связей и, как я уже отмечал, постоянно перепрограммирующаяся и адаптирующаяся. Однако лишь при одном условии: если у нее достаточно стимулов для роста и образования межнейронных связей. По мере того как мы стареем, все функции мозга выполняются с большим трудом. По моему мнению, мудрость – это отражение способности мозга компенсировать потерю своей эффективности.

Когда распад синаптических связей обгоняет создание нейронных цепочек, человек начинает ощущать проблемы с физическими или мыслительными функциями, и это проявляется в различных заболеваниях – от болезни Альцгеймера до болезни Паркинсона (все зависит от области мозга, которая больше всего подвержена дегенеративным изменениям). В своей основе любые виды ослабления когнитивной функции и нейродегенеративных болезней случаются от неработающих, или умирающих, нейронов. Как указывает Мэттсон: «Исследования проблем старения концентрируются прежде всего вокруг усилий восстановить способность нервных клеток к коммуникации и продолжению жизни. Если мы будем в состоянии добиться этого, мы сможем предотвратить дегенерацию нейронов и тем самым предупредить возникновение болезни».

С уменьшением синаптической активности нейронов и усыханием их ответвлений – дендритов – также сокращаются и капилляры, питающие мозг, что приводит к снижению количества поступающей в него крови. Может быть и по-другому: из-за недостаточной способности сердца качать кровь сначала усыхают капилляры, а следом то же самое происходит и с дендритами. В любом случае это смерть: без кислорода, энергии, питательных веществ и защитных молекул, приносимых кровью, клетки погибают. С возрастом в мозге резко снижается выработка поддерживающих его нейротрофинов, таких как BDNF или фактор роста сосудистого эндотелия. Замедляется и синтез важного нейромедиатора дофамина, что приводит к нарушению моторных функций и мотивации. В гиппокампе образовывается все меньше нейронов. Исследования на лабораторных крысах показывают, что при старении в их мозге сильно замедляется нейрогенез – и не потому, что истощается запас стволовых клеток, а потому, что очень малое их число превращается в полноценные нейроны (возможно, как раз из-за отсутствия фактора роста эндотелия сосудов). В конечном счете у крыс гибнет большая часть стволовых клеток, однако количество тех, из которых все же вырастают нейроны, падает с обычных 25 % в молодости до 8 % в среднем возрасте (что примерно соответствует 50 годам человека). Затем число генерирующих нейроны стволовых клеток снижается еще больше – до 4 % в возрасте, который у грызунов соответствует 65 человеческим годам. С 40 лет мы теряем примерно по 5 % объема мозга в десятилетие. Это длится примерно до 70 лет, когда различные заболевания и недуги могут резко ускорить процесс.