Как разные типы упражнений влияют на наш мозг

Мозг и физические нагрузки: прямая взаимосвязь

Чтобы накачать мышцы, нужно тягать железо. Йога развивает гибкость и помогает расслабиться. Бег избавляет от лишних сантиметров на талии и является одним из самых быстрых способов подтянуть тело и похудеть. Различные фитнес-направления помогают нам стать здоровыми и сосредоточенными, создать идеальное тело. Они являются чем-то вроде энергетической бомбы и поднимают настроение.

Физическая активность делает нас более сообразительными, отсрочивает приближение старческого слабоумия, помогает бороться с депрессией и болезнью Паркинсона. Это происходит благодаря тому, что кровь, насыщенная кислородом, гормонами и питательными веществами, быстрее поступает к мозгу. Всё это делает его таким же здоровым, эффективным и сильным, как сердце и лёгкие.

Учёные решили выяснить, на какие именно зоны мозга оказывают влияние высокоинтенсивные интервальные, аэробные и силовые тренировки, йога, а также другие комплексы упражнений.

Есть ли смысл ускоряться или, наоборот, лучше замедлиться? Идти в зал на силовые тренировки или заниматься йогой? Всё зависит от цели, которую вы преследуете: стать более сосредоточенным перед экзаменом или сложной работой, расслабиться или бросить курить.

Влияние упражнений на память и исполнительные функции

Аэробные нагрузки

Догадки о влиянии конкретных типов упражнений на мозг появились 15 лет назад благодаря опытам на грызунах. Учёные выяснили, что у мышей, которые активно крутили колесо, формировались новые нейроны в гиппокампе — области мозга, отвечающей за память. Упражнения заставляли нейроны гиппокампа выкачивать особый белок — мозговой нейротрофический фактор (BDNF), способствующий образованию новых нейронов. У подопытных мышей в ходе эксперимента улучшилась память, что позволяло им проще ориентироваться в лабиринте.

Вскоре это исследование было перенесено на человека.

Вывод о том, что бег и аэробная активность помогают бороться со старческим слабоумием и являются профилактикой болезни Альцгеймера, стал приятной новостью. Поиск других методов лечения и профилактики многих когнитивных нарушений продвигался довольно медленно, а существующие лекарства имели неприятные побочные эффекты.

Силовые упражнения

Тереза Лю-Амброз (Teresa Liu-Ambrose) из Университета Британской Колумбии (Канада) решила пойти дальше и раскрыть эту тему более подробно. Она захотела выяснить, на какие именно участки мозга воздействуют определённые упражнения, и искала способы замедлить развитие слабоумия у людей с когнитивными нарушениями. В процессе работы Тереза Лю-Амброз особо заинтересовалась влиянием силовых тренировок.

Чтобы проверить свою идею, Тереза Лю-Амброз провела исследование с участием 86 женщин с умеренными когнитивными нарушениями и сравнила эффект от аэробных упражнений с силовыми тренировками. Тереза оценила их влияние на память и исполнительные функции, которые включают в себя сложные мыслительные процессы (рассуждение, планирование, решение проблем и многозадачность).

Одна группа испытуемых дважды в неделю в течение часа занималась силовыми тренировками, в то время как вторая группа гуляла быстрым шагом, что давало достаточную нагрузку. Контрольная группа занималась только стретчингом.

После шести месяцев тренировок у членов групп, которые занимались силовыми тренировками и быстрой ходьбой, наблюдалось улучшение пространственной памяти — способности запоминать окружающую обстановку и своё место в ней.

Каждое упражнение имело свои положительные эффекты.

Люди, выполнявшие аэробные упражнения, значительно улучшили свою вербальную память, способность запоминать и находить нужные слова.

Испытуемые, которые занимались исключительно стретчингом, не показали улучшений в развитии памяти и исполнительных функций.

Совмещение разных типов активности

Если преимущества от силовых тренировок и аэробных упражнений различаются, что будет, если их объединить?

Для решения этой проблемы Уильям Бозерс (Willem Bossers) из Университета Гронингена (Нидерланды) разделил 109 человек со слабоумием на три группы. Одна группа выходила на 30-минутные прогулки быстрым шагом четыре раза в неделю. Комбинационная группа совершала получасовые пешие прогулки дважды в неделю. Кроме того, два раза в неделю люди из этой группы приходили на силовые тренировки. У контрольной группы тренировок не было.

Через девять недель Бозерс провёл комплексное тестирование, которое позволило измерить способность участников эксперимента решать проблемы, ингибирование (торможение) и скорость обработки данных. После обработки результатов он выяснил, что комбинационная группа показала лучшие результаты по сравнению с аэробной и контрольной группами.

Из результатов исследования можно сделать вывод, что для улучшения когнитивного здоровья пожилым людям недостаточно просто выходить на прогулку. Им нужно добавить в своё расписание парочку силовых тренировок.

Улучшение концентрации внимания

Положительные эффекты от тренировок распространяются не только на тех, у кого есть проблемы, но и на здоровых взрослых. После годового эксперимента со здоровыми пожилыми женщинами Тереза Лю-Амброз обнаружила, что силовая тренировка хотя бы раз в неделю приводит к значительным улучшениям исполнительных функций. Упражнения на баланс и просто тонизирующие упражнения не давали такого эффекта.

Кроме того, аэробные упражнения повышают выработку белка BDNF, а силовые тренировки снижают уровень гомоцистеина — аминокислоты, количество которой возрастает в мозге пожилых людей, страдающих слабоумием.

Объединяя силовые и аэробные тренировки, вы получаете мощный нейробиологический коктейль. К сожалению, пока исследования не определили продолжительность целительного эффекта тренировок, но достаточно чётко указывают на то, что для поддержания умственного здоровья пожилые люди должны тренироваться.

Другие исследования показывают, каким образом различные упражнения влияют на развитие и способности ребёнка. К примеру, если вы хотите, чтобы ребёнок сосредоточился хотя бы на час, лучше всего позволить ему пробежать пару кругов. Двадцатиминутная ходьба оказывает моментальный положительный эффект на детское внимание и исполнительные функции. Бег и танцы имеют примерно такое же влияние. Также прогулка быстрым шагом помогает сосредоточиться на задании гиперактивным детям с дефицитом внимания.

Упражнения, которые нацелены на развитие каких-либо определённых навыков (к примеру, координация движений), ухудшают внимание. Большое количество правил и специальных упражнений может быть слишком трудным для детей, особенно перед тестами или в ситуациях, которые требуют сосредоточенности. Однако эти упражнения положительно влияют на развитие концентрации в перспективе.

Мария Кьяра Джалотта (Maria Chiara Gallotta) из Римского университета (Италия) выяснила, что такие игры со сложной координацией движений, как баскетбол или волейбол, помогают детям лучше сдавать тесты, требующие сосредоточенности.

Более того, у детей, занимающихся спортом, гиппокамп и базальные ганглии большего размера, чем у неактивных детей. Эти дети более внимательны. Базальные ганглии представляют собой группу структур, которые играют важную роль в движениях и целенаправленном поведении (превращении мыслей в действия). Они взаимодействуют с префронтальной корой и влияют на внимание, торможение и исполнительный контроль, помогая людям переключаться между двумя заданиями.

Взрослые также могут извлечь пользу из выполнения сложных спортивных задач. Исследования, проведённые в Германии, показали увеличение базального объёма ганглиев после таких упражнений на координацию, как удержание баланса, синхронизация движений рук и ног. Такой же эффект наблюдался и при работе с верёвками и шарами.

Упражнения на синхронизацию улучшают зрительно-пространственную обработку информации, которая необходима для определения расстояния в уме. К примеру, это может быть оценка времени на переход дороги до того, как загорится красный свет.

Другое объяснение сформулировано в исследованиях, проведённых Трейси Аллоуэй (Tracy Alloway) и Роуз Аллоуэй (Ross Alloway) в Университете Северной Флориды (США).

Оперативная память отвечает за способность удерживать информацию в голове и одновременно манипулировать ею. Она обрабатывает информацию и решает, что важно, игнорируя то, что не относится к работе, которую вы выполняете в данный момент. Оперативная память влияет практически на все ваши действия.

Что же особенного в лазанье по деревьям или балансировке на перекладине? Исследователи обнаружили, что только комбинация двух разных активностей даёт положительные результаты. Оба варианта в этом случае включают чувство проприоцепции (ощущения положения частей собственного тела относительно друг друга и в пространстве).

Должен также присутствовать ещё один элемент — расчёт расстояния до следующей точки, навигация или перемещение в пространстве. Положительный эффект даст то упражнение, в котором нужно одновременно двигаться и соображать, куда и как это делать.

Контроль аппетита

Один из последних модных спортивных трендов — высокоинтенсивные интервальные тренировки (HIIT), которые включают в себя чередование упражнений с высокой и низкой интенсивностью нагрузки. Эти короткие тренировки дают такие же преимущества, как и более привычные длительные занятия.

Чтобы протестировать влияние интервальных тренировок на аппетит, учёные из Университета Западной Австралии пригласили мужчин с избыточным весом поучаствовать в эксперименте. Учёные попросили испытуемых в течение трёх дней кататься на велосипеде по 30 минут. Интенсивность тренировки должна была быть каждый раз разной. На четвёртый день испытуемые отдыхали.

Выяснилось, что после самой интенсивной тренировки и в течение оставшегося времени до сна мужчины ели меньше обычного. Более того, их аппетит в последующие несколько дней был в два раза меньше по сравнению с днями после тренировок с умеренной интенсивностью и после дня отдыха.

Одним из объяснений данного явления может быть то, что физические упражнения понижают уровень грелина — гормона голода. Он отвечает за сообщение с гипоталамусом — той частью мозга, которая регулирует ощущение сытости и сообщает, когда желудок пуст. Как только желудок наполняется, выработка грелина прекращается, чувство голода исчезает. После высокоинтенсивных тренировок уровень грелина в организме был самым низким.

Итоги

Итак, что стоит запомнить из этой массы исследований тем, кто хочет прокачать мозг при помощи физических упражнений?

• Бег и аэробная активность помогают бороться со старческим слабоумием и предотвратить болезнь Альцгеймера, улучшают вербальную память, способность запоминать и находить нужные слова.
• Силовые тренировки положительно влияют на исполнительные функции мозга, то есть планирование и регуляцию сознательных действий.
• Игры со сложной координацией движений помогают детям лучше концентрироваться.
• Интервальные тренировки позволяют контролировать аппетит.
• Наибольшего положительного эффекта для мозга можно добиться, комбинируя разные виды активности, например аэробные и силовые нагрузки.