Тренировки меняют не только тело, но и мозг — и это уже не метафора, а научный факт. Оказалось, что выносливость зависит не столько от мышечной массы, сколько от работы определённых нейронов. Эксперименты на животных показали: без "перенастройки" мозга прогресс в спорте может просто не наступить. Об этом сообщает журнал Neuron.
Когда речь заходит о силе и выносливости, большинство представляет мышцы, сердце и лёгкие. Однако данные, опубликованные 12 февраля, указывают на более глубокий механизм адаптации к нагрузкам. В фокусе внимания исследователей оказалась вентромедиальная часть гипоталамуса — зона, расположенная в центре мозга и связанная с регуляцией обмена веществ, температуры тела, чувства голода и распределения энергии.
Во время тренировок у мышей, бегавших на дорожке, именно эта область демонстрировала повышенную активность. Более того, после серии занятий в ней увеличивалась экспрессия факторов роста, особенно в нейронах, содержащих белок SF-1. Эти клетки участвуют в обработке гормональных сигналов, включая инсулин и лептин, и помогают организму управлять энергетическими ресурсами.
"Вы занимаетесь спортом, ваши мышцы становятся сильнее, легкие, сердце и мозг — и это следствие физической нагрузки", — говорит нейроучёный из Университета Пенсильвании Дж. Николас Бетли.
С течением времени изменения становились всё более выраженными. Уже через восемь дней тренировок в гипоталамусе увеличивалось число активных нейронов SF-1, а их структура усложнялась: формировались дополнительные синаптические "шипы", усиливающие связь между клетками. По словам Бетли, спустя три недели регулярной нагрузки активность этой зоны буквально удваивалась.
Чтобы понять, играют ли эти нейроны ключевую роль в формировании выносливости, исследователи временно блокировали их работу. Результат оказался показательным: мыши продолжали бегать, но их прогресс заметно замедлялся. Они не могли увеличивать дистанцию и скорость так же эффективно, как животные с активной системой SF-1.
В другом эксперименте применялась оптогенетика — метод управления нейронами с помощью световых импульсов. Отключение клеток SF-1 сразу после тренировки мешало развитию выносливости, а их дополнительная стимуляция, напротив, усиливала эффект от нагрузок.
"Эти результаты свидетельствуют о том, что нейроны VMH SF1 внутри [центральной нервной системы] также участвуют в адаптации к регулярным упражнениям", — говорит физиолог упражнений из Мельбурнского университета Марк Харгривз.
Учёные подчёркивают: несмотря на убедительные данные, эксперименты проводились на мышах, а значит, прямые выводы для людей требуют осторожности. Нейроучёный Даю Лин обращает внимание, что у животных физическая активность может быть связана не с желанием "быть в форме", а с реакцией на стресс или угрозу.
Тем не менее дополнительные испытания, в которых мышам предоставляли свободный доступ к беговым колёсам, подтвердили: даже добровольная активность без принуждения задействует тот же нейронный механизм. При блокировке SF-1 положительный эффект от движения снижался.
"Эти результаты вновь подчёркивают красоту интегративной физиологии", — говорит Харгривз. "Все соответствующие органы работают вместе, чтобы обеспечить надлежащий ответ" на вызов упражнения.
Следующий этап исследований — выяснить, какие именно сигналы связывают гипоталамус и мышцы во время тренировок. Понимание этого механизма может открыть возможности для помощи людям, которые по состоянию здоровья не способны активно двигаться, например после инсульта или при тяжёлых хронических заболеваниях.