Волшебное влияние бега на мозг: что говорит наука? Бег, как способ увеличить активность мозга

Напоминаем, что эта неделя посвящена влиянию бега на тело человека и внутренние процессы. Тема сегодняшней статьи - влияние бега на умственные способности человека.

Физическая активность благотворно влияет не только на наше тело, но и на наши когнитивные способности. Многие исследования показали, что физические упражнения в прямом смысле делают нас умнее.

Бег является той искрой, благодаря которой рождаются новые нервные клетки (нейрогенез) и образуются новые кровеносные сосуды (ангиогенез).

Нейрогенез и ангиогенез увеличивают объем мозговых тканей, которые обычно уменьшаются с возрастом. Именно поэтому бег трусцой или хотя бы быстрая ходьба так благотворно влияют на мозговую активность у пожилых людей. В 2011 году исследования, проведенные в Proceedings of the National Academy of Sciences, показали, что у пожилых людей, которые ведут активный образ жизни и занимаются спортом, увеличивается объем гиппокампа - область мозга, которая связана с памятью и способностью к обучению.

Всего несколько дней бега подряд могут привести к росту сотен тысяч новых клеток мозга, которые отвечают за воспроизведение и сортировку воспоминаний (информация не смешивается у вас в голове в одну кучу) — этот навык имеет решающее значение в процессе обучения и других когнитивных заданиях.

Более того, во время бега у вас больше шансов отыскать нужную информацию в своих чертогах памяти. Еще одни исследования показали, что во время бега более активно начинает работать хвостатое ядро, которое расположено в среднем мозге чуть ниже мозолистого тела. Эта область участвует в моторной функции и поддерживает схемы памяти, а бег улучшает сигналы, которые передаются в ячейки памяти, и ваши шансы докопаться до мелких деталей и другой информации значительно возрастают. Так что рекомендуем вам во время бега подумать о задачах, которые вы никак не можете решить.

Кроме вышеперечисленных бонусов к улучшению памяти, концентрации и способности к обучению, бег может оказаться самым действенным лекарством от депрессии. Исследования показали, что его влияние на процессы, запускающие депрессию, сходно с влиянием лекарственных препаратов (антидепрессантов) - они задерживают нейротрансмиттеры (серотонин и норадреналин) в синапсах на более продолжительный период, улучшая настроение.

А еще бег может быть отличным способом осознанной медитации. Причем, у каждого бегуна свой способ. Кто-то сосредотачивается на дыхании или ритме сердца и таким образом полностью очищает свой разум от посторонних мыслей, кто-то начинает созерцать и замечает вокруг себя то, что раньше не бросалось в глаза. Вещи, события и люди начинают восприниматься совершенно по-другому. Кто-то полностью очищает свой мозг от мыслей и остается в полной тишине, а кто-то на бегу пытается решить задачу, которая не давалась целый день и - бинго!- находит решение, которое лежало на поверхности.

Многие люди несмотря на физическую усталость после бега чувствуют всплеск позитивных эмоций и ясность ума. А что чувствуете вы? Бывало ли так, что во время бега вы находили выход из, казалось бы, безвыходной ситуации?

Шведские ученые уверены, что хорошие футболисты умнее тех, кто в футбол не играет, и что количество забитых мячей и результативных передач в футболе напрямую зависит от когнитивных способностей. Это открытие удивило многих, поскольку не секрет, что слова «спорт» и «интеллект» – понятия пусть и не противоположные, но и синонимами их назвать нельзя. По крайней мере, так считалось много лет. И, похоже, напрасно, потому что занятия спортом благотворно влияют на мозг человека.

Ученые не имеют однозначного мнения о том, способствуют ли развивающие игры повышению интеллекта. Однако есть и другой способ увеличения IQ. Сейчас доказано, что физическая культура позволяет человеку стать умнее.

Бегать полезнее, чем думать

Неврологи и физиологи более десятилетия собирали данные о взаимосвязи между упражнениями и умом. Исследования показывают, что это крепкая связь. Сложные технологии, позволяющие проверить работу как отдельных нейронов, так и всего мозга в целом, доказали, что физические упражнения усиливают мозг и повышают познавательные способности. Упражнения благотворнее влияют на процесс мышления, чем само мышление.

Как всегда, опыты проводились на животных. Давно известно, что «обогащенное» окружение, к примеру, дома, наполненные игрушками, и новые задачи повышают интеллект лабораторных животных. В большинстве экспериментов «обогащенное» окружение заключает в себе бег в колесе. Однако до последнего времени никто не пытался выяснить, отличается ли воздействие бега на ум грызунов от воздействия новых игрушек?

В прошлом году группа ученых во главе с Джастином Родсом , профессором физиологии университета Иллинойса, решила прояснить этот вопрос. В исследовании участвовали четыре группы мышей, которые вели разную жизнь. Первых кормили до отвала мышиными деликатесами: орехами, фруктами и сырами, которые обильно запивались ароматизированными жидкостями. Жили они в пластмассовых разноцветных жилищах, стоящих в углу клетки. Все остальное пространство было заполнено игрушками: разноцветными шариками, кубиками, зеркалами и т.д.

У второй группы этот мышиный рай дополнялся беговым колесом. Члены третьей группы не имели никаких излишеств и жили в спартанских условиях. В том числе и в смысле питания. В клетках четвертой группы имелось одно излишество – беговое колесо.

Перед началом эксперимента все участники сдали когнитивные тесты. Затем мышам ввели вещество, позволяющее следить за изменениями мозга. Следующие несколько месяцев они бегали в колесе, играли или, как третья группа, просто бездельничали.

После окончания эксперимента участники вновь сдали тесты. Оказалось, что игрушки и просто еда независимо от того, какой бы вкусной и питательной она ни была, на интеллекте мышей никак не отразились.

«Изменения произошли только у тех грызунов, – рассказывает Джастин Родс, – в чьих клетках имелись беговые колеса».

Животные, занимавшиеся «спортом», показали более высокие результаты при сдаче когнитивных тестов. Не поумнели не только мыши-бездельницы, но и те, у кого было много игрушек, но не было колеса.

Во всем виноват нейрогенез

Почему физические упражнения влияют на развитие интеллекта благотворнее процесса мышления? Дело в том, что мозг так же, как остальные мышцы и органы, является тканью и, следовательно, его возможности снижаются с возрастом и если им не пользоваться. С приближением к тридцати люди пользуются лишь 1% объема гиппокампа, отвечающего за память и определенные познавательные способности. Физические упражнения замедляют или даже поворачивают вспять старение мозга так же, как со всеми остальными мышцами.

Давно известно, что люди рождаются с определенным количеством клеток мозга и что оно не увеличивается с годами. Однако в 90-е годы прошлого века, научившись метить новые клетки, ученые пришли к выводу, что у взрослых людей есть и новые нейроны. Причем особенно много их именно в гиппокампе. То есть нейрогенез, процесс рождения нейронов, происходит именно там.

Примерно в то же время было установлено, что физические упражнения дают толчок нейрогенезу. Мыши и крысы, бегавшие несколько недель в колесе, имели почти вдвое больше новых нейронов по сравнению с мышами, которые вели лежачий образ жизни.

Широкая специализация

Но самым интересным было то, что упражнения не просто способствуют рождению нейронов, но и еще и благотворно на них действуют. Клетки мозга могут улучшить интеллект лишь в том случае, если они вливаются в нейронную сеть. Большинство же новых нейронов бесцельно блуждают по мозгу и через какое-то время погибают.

Для того чтобы вовлечь нейроны в сеть, можно что-нибудь выучить. В исследовании 2007 года новые клетки мозга мышей вливались в сеть, когда им приходилось учиться пробираться в водном лабиринте, то есть выполнять задачу, сложную в когнитивном, но не в физическом плане. Однако у этих нейронов оказалась узкая специализация. Новые клетки начинали работать только в том случае, если грызунам вновь приходилось пробираться по водному лабиринту. При выполнении же других когнитивных задач они в работу не включались.

Физические упражнения делают клетки как бы проворнее. Когда мышей заставляли бегать, количество новых нейронов, вступавших в нейронную сеть, значительно увеличивалось. Но позднее они включались в работу не только в тех случаях, когда мышам приходилось бегать, но и, скажем, при попадании в незнакомую обстановку. У бегунов новые клетки мозга имели широкую специализацию и были работоспособнее, чем у сородичей, развивавших когнитивные способности.

Почему это происходит, ученые пока не знают. Возможно, упражнения усиливают выработку организмом нейротрофического фактора головного мозга (НФГМ), вещества, которое укрепляет клетки и аксоны, связи между нейронами и вызывает нейрогенез.

Ученые не могут напрямую изучать схожие процессы в мозгах людей, но уже известно, что после выполнения физических упражнений у большинства людей уровень НФГМ в крови повышается.

Ученым предстоит ответить еще на множество вопросов. Например, все ли виды упражнений оказывают на мозг такое же благотворное воздействие, как бег? Или – как влияет на результат продолжительность и интенсивность выполнения упражнений?

Так получилось, что практически во всех исследованиях присутствует бег или аэробные упражнения. Что же касается других упражнений, то с ними еще предстоит разбираться.

Пару лет назад ученые наблюдали за группой пожилых людей, занимавшихся исключительно с отягощениями. Через год оказалось, что их когнитивные способности повысились.

Можно предположить, что для эффективного воздействия на мозг упражнения не должны обязательно быть интенсивными. 120 пожилых мужчин и женщин, разделенных на две группы, весь прошлый год занимались прогулками и упражнениями на растяжку и гибкость. У «ходоков» гиппокамп увеличился в объеме и вернулся к размерам двухлетней давности, а вот у «растяжечников» – уменьшился. У тех, кто занимался ходьбой, вырос и НФГМ в крови, а также повысились когнитивные способности.

1. Бег благотворно влияет на развитие логического мышления. Это связано с тем, что с помощью пробежек активизируются лобные доли мозга, с помощью которых решаются различные задачи. Ученые доказали, что бегуны способны значительно быстрее решить проблемы с помощью логики как в сфере бизнеса, так и на бытовом уровне;
2. С помощью бега значительно проще осуществлять процесс поиска и извлечения необходимой информации. Этот вид деятельности позволяет удерживать необходимые факты в памяти на протяжении более длительного срока. Бег помогает развивать ассоциативное мышление — это улучшает кратковременную и долговременную память;
3. Профилактика депрессии. Ученые утверждают, что бег может исполнять функции антидепрессанта. Это связано с тем, что во время пробежек в организме выделяются такие вещества, как норадреналин и серотонин, которые способствуют улучшению душевного состояния;
4. Профилактика умственных расстройств. Бег обладает возможностью улучшать качество восприятия информации. Активизация тех отделов мозга, которые являются наиболее подверженными психическим заболеваниям, улучшает способность концентрации внимания. Ученые доказали, что бегуны гораздо реже становятся жертвами таких химических расстройств, как болезнь Альцгеймера;
5. Улучшение продуктивности работы мозга. Бег активизирует выполнение таких процессов, как ангиогенез и нейрогенез. Активное производство нервных клеток и кровеносных сосудов во время бега позволяют сохранять эффективность работы мозга даже в пожилом возрасте;
6. Приток полезных веществ и кислорода. Активизация этих процессов позволяет улучшить уровень концентрации и способность усвоения информации не только непосредственно после пробежки, но и в долговременной перспективе.

Улучшение продуктивности бега

Для того, чтобы пробежки были максимально эффективными, необходимо придерживаться некоторых полезных советов.

1. Обувь для бега. Она должна обладать не слишком мягкой подошвой и расслаблять стопу. Для бега рекомендуется использовать кроссовки со шнурками. Неправильно подобранная обувь может стать источником проблем с ногами.
2. Трасса для пробежек. При выборе местности для занятий бегом необходимо учитывать несколько факторов. Не стоит заниматься на неровной дороге — такой бег дает чрезмерно большую нагрузку на легкие. Лучшей трассой для бега является прямая и ровная асфальтовая дорога.
3. Дозировка нагрузки. Во время утренней пробежки необходимо постепенно увеличивать физические нагрузки. Для того, чтобы нормализовать дыхание после активного бега, необходимо постепенно переходить на ходьбу — резко останавливаться не стоит. Перед пробежкой рекомендуется сделать разминку — несколько приседаний, наклоны.

Эволюция не предполагала, что мы станем малоподвижными. Нашим предкам приходилось двигаться, чтобы искать еду, они не могли просто заказать её по телефону. Бег для охоты и добычи пропитания, вынужденное при нехватке еды - в процессе эволюции человеческое тело столкнулось с этими проблемами.

По сравнению с другими млекопитающими, люди - неважные спринтеры. Быстрый бег требует от человек в два раза больше энергии, чем от других млекопитающих похожего размера. Но, в отличие от них, люди очень выносливые бегуны, способные бежать много километров, используя аэробный метаболизм.

Среди приматов бегом на выносливость владеют только люди. Такая способность редко встречается даже у четвероногих. Это наше эволюционное преимущество . Бег помогал нашим предкам подобраться к добыче и соревноваться с падальщиками. Бег и ходьба на выносливость также помогали путешествовать на большие расстояния. В процессе эволюции человеческое тело изменило свою форму и физиологию, подстраиваясь под эти нагрузки. Можно сказать, что мы созданы для бега.

Преимущества бега для современного человека

Сегодня бег на выносливость не является критически важным для выживания человека, но многие люди продолжают бегать для поддержания хорошей формы и здоровья.

Регулярные упражнения снижают риск возникновения диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, инсульта и рака. Более того, постоянные аэробные нагрузки могут улучшить работу мозга и препятствуют возрастным заболеваниям.

Бег улучшает настроение и когнитивные функции. Более активная циркуляция в периферических тканях стимулирует нейропластичность и сопротивление стрессу на клеточном уровне. Регулярные энергозатраты во время физических упражнений заставляют мозг работать на пике своих возможностей.

Упражнения и старение

Влияние физических упражнений на продолжительность жизни - предмет постоянных споров. Недавние данные говорят о том, что регулярные аэробные упражнения увеличивают продолжительность жизни и замедляют старение.

Отличительной чертой старения является окислительный стресс. В теории старение и сопутствующие заболевания вызваны ущербом, который наносят клеткам свободные радикалы, а также невозможностью компенсировать этот ущерб с помощью антиоксидантов.

Окислительный стресс внутри митохондрий создаёт порочный круг: повреждённые митохондрии создают больше реактивных форм кислорода, которые только увеличивают повреждения. Согласно этой теории, увеличение количества антиоксидантов помогает задержать старение и возрастные заболевания.

Увеличивая количество антиоксидантных ферментов и предотвращая сокращение выработки антиоксидантов, упражнения могут способствовать замедлению . Также есть свидетельства, что физическая активность может препятствовать снижению когнитивных функций с возрастом.

Упражнения и когнитивные функции

Упражнения улучшают функциональные возможности мозга, воздействуя на синапсы и нервные стволовые клетки.

Синаптическая пластичность - это изменения, которые происходят в количестве, структуре и функциональности синапсов в ответ на изменения в окружающей среде, включая интеллектуальные упражнения, физическую нагрузку и даже травмы и повреждения мозга.

Считается, что синаптическая пластичность имеет определяющее значение для сохранения когнитивных функций, включая обучение и . Пластичность сохраняется на протяжении всей жизни, и вы можете увеличить её с помощью упражнений.

Исследования показали, что у бегающих крыс наблюдалось увеличение силы синапсов. Что интересно, депривация сна снижает силу синапсов у малоподвижных крыс, но не оказывает никакого эффекта на крыс с подвижным образом жизни.

Ещё один важный фактор для сохранения когнитивных функций - нейрогенез, или рождение новых нейронов.

Нейрогенез - это процесс, в котором нейронные стволовые клетки дифференцируются в новые нейроны. Эти только что созданные нейроны могут затем отращивать аксоны и дендриты и формировать синапсы с другими нейронами, встраиваясь в функциональные нейронные схемы.

Нейрогенез в гиппокампе мозга взрослого человека - это исключительно важный процесс для сохранения пластичности мозга. Увеличенный нейрогенез ассоциируется с улучшенными способностями к познанию, тогда как угнетение производства новых нейронов ведёт к возрастным изменениям и депрессии.

Эксперименты с участием животных показали, что бег - наиболее эффективный стимулятор нейрогенеза в гиппокампе.

Интеллектуальные упражнения также помогают увеличить синаптическую пластичность, но есть доказательства того, что физическая активность более эффективна для создания новых нейронов в гиппокампе, чем умственная работа.

Исследования показывают, что регулярные аэробные нагрузки положительно влияют на когнитивные функции. Эксперимент , в котором приняли участие 1 820 подростков, показал, что у тех, кто физически активен в свободное время, мозг работает более эффективно.

Структурная МРТ даже показала, что регулярные аэробные упражнения могут увеличить размер некоторых отделов мозга.

Упражнения важны в любом возрасте

Интересно, что крысы, физически активные в юном возрасте, но прекратившие активность во взрослом, сохраняли превосходную память на объекты. С другой стороны, крысы, которые были активны во взрослом возрасте, также имели хорошую память и отлично распознавали объекты, но теряли это преимущество уже через несколько недель без физических нагрузок.

Это показывает, как важна активность в период развития мозга, как это может улучшить когнитивные функции в дальнейшей жизни. Физические и умственные упражнения в период развития можно назвать когнитивным резервом, который поможет защитить от снижения когнитивных функций с возрастом.

И ещё одно важное преимущество регулярной физической активности - снижение . Малоподвижный образ жизни - неважно, у человека или животного - ассоциируется с уязвимостью перед стрессами, а физическая активность обеспечивает хорошую защиту от стресса - способность быстро восстанавливаться и приспосабливаться.

Учитывая, что стресс - это фактор, влияющий на появление депрессии, тревоги, сердечно-сосудистых, аутоимунных и нейродегенеративных заболеваний, физические упражнения могут косвенно защитить вас от этих болезней и психических расстройств.

Итак, есть множество научных доказательств того, что регулярные физические упражнения положительно влияют на наш мозг, разум и тело. Аэробные нагрузки помогают расширить когнитивные способности в юности и сохранить их во взрослом возрасте, защитить организм от возрастных заболеваний и продлить молодость.

Бег для человека - норма.

То есть, фактически человек рожден, чтобы бежать . Это доказывает ряд физиологических адаптаций в организме. Есть много версий, почему это именно так: либо ему нужно было передвигаться на большие расстояния, либо много убегать или же догонять - скорее всего, все сразу. Если посмотреть на биомеханику самой ноги, становится понятно, что она приспособлена именно к размеренному и на длинные дистанции бегу.

Бег - нормальный темп жизни для человека, а темп - это ритм, скорость. Все наши процессы в мозге ритмичны, они как музыка протекают под действием определенного размеренного ритма: трехдольного, четырехдольного и так далее. Причем неважно фоновые это процессы или активные.

Поэтому мы больше и лучше всего думаем именно во время бега, но неспешного . Видимо, нам при беге эволюционно и надо думать, куда бежать и как спастись.

В этой плоскости память и бег неразрывно связаны, и одно другому способствует. Есть исследования, которые доказывают, что в процессе и после бега вырабатываются факторы роста, которые обуславливают формирование новых нейронных связей и образования синапсов . Так что, если мы собираемся что-то изучить, предварительно надо подвигаться и побегать. Благодаря этому, могут случаться инсайты, лучше усваивается новая информация, увеличивается объем оперативной памяти, развивается гиппокамп.

Мы не отдаем себе отчет, каким образом надо переставлять свои ноги, а просто бежим. Поэтому те отделы мозга, которые отвечают за творческое мышление, за логику, они в какой-то степени не отвлекаются. Грубо говоря, у них есть время подумать. Наверное, замечали, что на ходу и стихи сочиняются, и появляются интересные мысли.

Бег вызывает зависимость. В процессе тренировок выделяется дофамин - один из гормонов счастья . Это счастье именно от физической нагрузки и счастье от познания. Здесь начинается противоречие между интеллектуалами и спортсменами. Если человек начинает регулярно и много бегать, а тем более, качаться, у него снижается интерес и мотивация заниматься интеллектуальной деятельностью, и, наоборот. Надо искать баланс. Он состоит в регулярных физических нагрузках не более 80% от предельно допустимой нормы, строго перед занятиями интеллектуальной деятельностью, потому что тогда одно другое умножает . Получается такое отсроченное действие бега во время умственной деятельности. Иначе говоря, мы немножко побегали и потом занялись интеллектуальным трудом.

Физиологичность весьма спорна. Достаточно заставить побегать среднестатистического человека, чтобы в этом убедиться. Для человека скорее свойственна ходьба. Бушмены успешно загоняют Окапи пешим ходом, да и преимущество человека перед животным никогда не было в силе или скорости, а в разуме. Небольшая копипаста статьи А. Антонова:

"Во-первых, приходится признать, что бег – не физиологичный режим двигательной активности для человека. Человек анатомически не предрасположен к бегу. К быстрому бегу предрасположены четвероногие. У них в процесс передвижения вовлечены четыре конечности, и вес тела распределяется между ними. Позвоночник не испытывает ударной вертикальной нагрузки, поскольку во время бега расположен в горизонтальном положении. Строение скелета ноги человека, в отличие от строения задней конечности всех быстро бегающих млекопитающих, имеет заметные отличия. И хищники, и копытные, и грызуны имеют сходное строение. Если у человека длинное бедро и голень и короткая стопа, то у быстроногих животных длина стопы несильно отличается по длине от бедра и голени. Опорой у них служат пальцы, а не стопа. А длина плюсны не намного короче длины голени. Поэтому людям, не знакомым с этими особенностями анатомии животных, кажется, что задняя конечность у них сгибается коленом назад. На самом деле это не колено, а пятка. Что дает такое строение конечности? Длина бедра у животных относительно длине всей ноги гораздо короче, чем у человека. Более короткий рычаг вкупе с большой мышечной массой мышц задней поверхности бедра дают более мощное усилие и, соответственно, относительно большую длину шага. Центр массы задней конечности у животных находится гораздо выше, чем у человека. Все мышцы у них расположены в верхней половине ноги. Плюсна сухая, мышц на ней нет. Благодаря этому животные способны развить частоту шагов, недоступную человеку. По скорости бега мы проигрываем большинству млекопитающих. Мы не способны убежать от хищника. Способны иногда добежать до дерева и залезть на него, спасаясь таким образом. Мы не способны догнать никакое животное, которое могло бы послужить нам пищей. Анатомически мы не созданы для этого. Кстати, страус, способный развивать скорость бега 60 км/ч, перемещаясь, как и мы, исключительно на задних конечностях, имеет строение ноги идентичное строению задней конечности быстроногих животных. Может, мы гораздо выносливее животных и способны к дальним беговым переходам, как лошади, или бизоны, или собачьи? Нет. У собаки, например, 100 % ОМВ, в то время как у человека в ногах в среднем 50 %, а то и менее. То есть уже по анатомическому строению видно, что человек изначально не способен ни к быстрому, ни к длительному бегу! Максимальная скорость, развитая элитными спринтерами в шиповках по тартановому покрытию, чуть больше 43 км/ч. И удержать ее они могут лишь на протяжении 20 метров дистанции. Это спринтеры экстра-класса, тренирующиеся не менее 10 лет и использующие грамотную фармакологическую поддержку. А обычный человек способен развить максимальную скорость чуть больше 20 км в час. Даже 43 км/ч – это абсолютно рядовая скорость в животном мире"