бягай и мисли
Как физическото възпитание прави охлюв и човек по-умен
—Вярно ли е, че физическото възпитание има добър ефект върху умствените ни способности?
- Да, и на биолозите дълго време им се струваше, че тук няма интрига. Ясно е, че двигателната активност подобрява метаболизма, кръвообращението, което увеличава достъпа на кислород до тъканите и нервната система работи по-добре.
Преди време се оказа, че всичко е много по-интересно, защото ефектът може да се появи толкова бързо, че не може да се обясни само с метаболизма и кръвообращението. Оказа се, че по време на интензивно движение мозъкът произвежда сигнални молекули, които активират работата му.
Първоначално интересът към този механизъм се появи от страна на лекарите - оказа се, че интензивната физическа активност може да се използва като терапия за неврологични и когнитивни заболявания. Например, леките форми на депресия се лекуват перфектно с физическо възпитание. Той също така помага при невродегенеративни разстройства, включително свързани с възрастта, и дори при възстановяване от мозъчни травми и инсулти.
При здрави хора се наблюдава и мозъчна стимулация. Например, след зареждане хората по-лесно вземат решения. Те може да са по-малко точни, но човекът се съмнява по-малко. Увереността и оптимизмът са много изразени ефекти.
Преди се смяташе, че този ефект може да се наблюдава само при редовни тренировки, след това се оказа, че половин час тренировка е достатъчна и не е необходимо да я правите редовно, а при много интензивна тренировка са достатъчни няколко минути.
Разбира се, трябва да знаете мярката. Професионалните спортисти се пристрастяват и ако спрат да спортуват, може да се развие депресия.
— Как работи този механизъм?
- При физическо натоварванеМозъкът произвежда няколко вида вещества. Серотонинът има антидепресивен ефект, подобрява настроението, стимулира активното поведение. Освобождаването на допамин е свързано с чувство на увереност при вземане на решения.
Освен това се активира ендоканабиноидната система, тоест зареждането е като да изпушиш малко марихуана. Има лека еуфория, настроението се подобрява. Опиоидната система също започва да работи - в мозъка се произвеждат опиоидни пептиди - "вътрешни лекарства", които също са свързани с чувството за удоволствие.
Това обяснява защо след известно време хората започват да обичат да спортуват. В началото е трудно, но в един момент много хора чувстват, че искат да продължат. При плъхове е доказано, че това се дължи на активирането на вътрешни системи за укрепване.
Произвеждат се и редица растежни фактори, по-специално мозъчен невротрофичен фактор. Следователно двигателната активност увеличава неврогенезата - образуването на нови нервни клетки - в хипокампуса. Поради това упражненията подобряват паметта и улесняват ученето.
— Оказва се, че мозъкът ни е за здравословен начин на живот?
- От гледна точка на потреблението на енергия съществуването на този механизъм изглежда странно. Една от основните грижи на тялото е как да получи повече и да изразходва по-малко енергия. Физическата активност е огромен разход на енергия. Не е много ясно защо след прекратяването му да се поддържа състояние на възстановяване, готовност да се изразходва още повече енергия, вместо да се попълва изразходваното.
Стана още по-интересно, когато биолозите започнаха да откриват какви умствени способности струват на живите същества: колко струват по отношение на потреблението на енергия и дали плащането се изчерпва само с това.
На първо място, въпреки че изглеждаче когнитивните функции дават колосално предимство във вътрешновидовата конкуренция, по някаква причина умните индивиди в популациите заемат далеч от водеща позиция.
Имаше експерименти върху много различни животни - например има стари работи върху плъхове и скорошни - върху плодовата мушица, когато учените целенасочено избираха в продължение на много поколения онези животни, които учат по-добре, решават проблеми по-добре. Ефектът беше поразителен: оказа се, че конкурентоспособността и плодовитостта на животните рязко намаляват, броят на потомството намалява, а тези, които се раждат, се оказват по-слаби. Тоест от биологична гледна точка хонорарът беше катастрофален.
Портрет на муха дрозофила. Снимка: Ireneusz Waledzik / PHOTODOM / shutterstock
В Биологическия факултет на Московския държавен университет през седемдесетте години в лабораторията на Крушински изследователите просто не можаха да завършат тези експерименти, защото при плъхове, които бяха избрани за бърз ум, тревожността нарастваше по-бързо от способността за решаване на проблеми. В резултат на това животните бяха толкова нервни, че не бяха полезни в експерименталната ситуация.
Преди няколко години тези експерименти бяха повторени в лабораторията, но те започнаха да избират по два параметъра: както по интелигентност, така и по ниска тревожност в експерименталната ситуация. Тези животни, които са показали висока тревожност, са изхвърлени. Учените успяха да получат линия, която решаваше експерименталните проблеми по-добре. Това не означава, че плъховете са супер умни, но статистически те са преминали тестовете по-добре от контролната група. Въпреки това, по отношение на тревожността, резултатите са смесени: в някои експерименти плъховете показват ниска тревожност, в други - висока тревожност.
Така че когнитивните способности са доста скъпи. Те същобързо избледняват, когато ситуацията вече не ги изисква. Например средата става по-постоянна или натискът на половия подбор намалява. Впечатлението е, че тялото просто така няма да ги активира, затова подобряването на когнитивните способности след енергоемка физическа активност изглежда парадоксално. Поради това се интересуваме от тази тема.
— Как си обяснявате този парадокс?
- Първо, в естествени условия увеличаването на двигателната активност най-често се свързва с факта, че животното гони някого или бяга от някого. В такива условия всичко трябва да се прави по-бързо, включително оценка на ситуацията и вземане на решения.
Но изглежда, че те избягаха, спряха - можете да изключите мислителя. Оказва се обаче, че е вярно обратното: тези ефекти не само продължават след тренировка, но могат и да бъдат засилени. Нашето предположение: настигайки или бягайки, животното се озовава в по-малко позната среда. Ясно е, че в такава среда е по-добре да си с активно работещ мозък: пропускаш хищник зад храст - и това е, изядоха те. Ако тези хипотези са правилни, тогава този механизъм трябва да е много широко разпространен в природата. Тази функция трябваше да е заложена в нас преди много време.
—Как проверихте тези предположения?
- Отнесохме животните много далеч от хората - щурците и охлювите. Те нямат хипокампус, в който да се осъществи неврогенезата, нервната система е устроена по съвсем различен начин, а техният общ предшественик с хората в древността е бил някакъв примитивен червей.
Установихме, че двигателната активност има ефект върху нашите субекти, въпреки че не можем да говорим за когнитивни функции по отношение на тях. Накарахме щурците да летят - те имат това най-многоенергоемка форма на дейност и след това разгледа поведения като страх, агресия и ухажване. Накратко, упражненията увеличават агресията, стимулират поддържащото поведение и намаляват страха.
Говоренето за умствените способности на охлюва също е трудно. Въпреки това охлювът и дори едноклетъчното животно решава проблема с избора на едно или друго поведение, просто се случва по различни начини. Не знаем дали охлювът мисли или не, но той може да взема решения, нервната му система по някакъв начин знае как да претегля плюсовете и минусите.
Разгледахме как двигателната активност влияе върху скоростта на вземане на решения в езерен охлюв. Поставихме охлюва, който живее в аквариума, в нова за него среда - извадихме го от водата и го поставихме на стъклото. В природата самите охлюви понякога изпълзяват на сушата в търсене на храна или ново местообитание, ако например съставът на водата в резервоар се е променил. Но охлювът не може да остане на сушата дълго време, тъй като изсъхва без вода. Следователно тя трябва да разбере къде да отиде и да го направи бързо.
Оказа се, че охлювите, които преди това бяха пълзяли интензивно - и ние ги принудихме да го направят - много по-бързо взеха решение накъде да тръгнат и се придвижиха по-бързо. Те продължиха да използват енергията по-активно и този ефект е удивително подобен на наблюдавания при бозайници, включително хора.
След упражнение реакцията на докосване се променя при охлювите. Вляво: охлюв, който не е бил принуждаван да пълзи преди това, е докоснат с пръчка - охлювът се скрива. Вдясно: охлюв, който е бил принуден да пълзи, е докоснат с пръчка - охлювът протяга глава и започва да се оглежда. Снимката е предоставена от Варвара Дяконова