Большое количество исследований продемонстрировало, что физические упражнения влияют на пластичность мозга и на наши когнитивные способности. Исследования, проведенные на молекулярном и эпигенетическом уровнях, подтвердили, что физическая нагрузка вызывает структурные и функциональные изменения в мозге, определяя огромные биологические и психологические преимущества.
Упражнения в умеренных количествах полезны для ума, они улучшают память и когнитивные функции, одновременно задерживая снижение функций, связанных со старением.
Более того, во время испытаний было выяснено, что люди, которые регулярно занимаются спортом и фитнесом, менее подвержены депрессии и беспокойству, чем те, кто этого не делает.
Структурные и функциональные эффекты
Согласно отчетам исследований, структурные изменения в мозге человека были отмечены увеличением объема серого вещества в лобной и гиппокампальной областях. Другие исследования показали повышенный уровень нейротропных факторов мозга (BDNF). BDNF - это белок, который помогает в производстве новых клеток мозга и защите нынешних. Кроме того, физические упражнения увеличивают кровоток и улучшают метаболизм глюкозы и липидов, которые служат пищей для мозга.
Понятие о мозговых резервах
Это механизм, который может объяснить, почему нейродегенеративные изменения, несмотря на их сходство по характеру и степени, различаются у людей с точки зрения степени когнитивного старения и деменции.
Есть два типа признанных резервов - мозговой и когнитивный. Резерв мозга связан с его защитой анатомических особенностей, таких как размер мозга, плотность нейронов и связность синапсов. Когнитивный резерв основан на эффективности связи между нейронными цепями.
В соответствии с этой концепцией и с учетом всех доказательств можно сказать, что физические упражнения являются фактором окружающей среды, который позволяет получать резервы.Этот резерв помогает в защите и сохранении когнитивной функции в пожилом возрасте.
Эпигенетический механизм
Эпигенетика объясняет, как гены взаимодействуют с окружающей средой, чтобы произвести фенотип. Было продемонстрировано, что некоторые молекулярные процессы, лежащие в основе эпигенетических механизмов, участвуют в поддержании здоровья мозга.
Метилирование ДНК
Это процесс, с помощью которого метильные группы добавляются к молекуле ДНК. Это играет ключевую роль в долговременной памяти. Метилирование ДНК влияет на экспрессию генов путем подавления транскрипции генов. Несколько исследований показали, что физические упражнения способны координировать действие генов, участвующих в процессах консолидации.
Модификации гистонов
Модификации гистонов - это химические изменения белков гистонов (такие как метилирование, ацетилирование), которые происходят после процесса трансляции. Исследования показывают, что ацетилирование гистонов является необходимым условием для долговременной памяти.
Существуют специфические ферменты, которые принимают участие в этих изменениях, регулирующих экспрессию генов. Было доказано, что четыре недели регулярных упражнений вызывали увеличение активности ферментов, участвующих в ацетилировании и деацетилировании гистонов, определяя увеличение экспрессии BDNF.
Микро-РНК
Микро-РНК - это маленькие одноцепочечные РНК, которые способны ингибировать экспрессию некоторых генов. Они участвуют в делении клеток, дифференцировке, синаптической пластичности и консолидации памяти в мозге. Недавние исследования показали, что физическая нагрузка может снизить вредное воздействие черепно-мозговой травмы и старения на когнитивные функции, регулируя экспрессию специфических микро-РНК.
Высвобождение белка катепсина В
Ученые из Национального института старения провели исследование с участием 40 здоровых молодых людей в возрасте от 19 до 34 лет. Уровни белка катепсина В сравнивали у людей после четырех месяцев физических упражнений с теми, кто не занимался спортом. Значительное увеличение уровня белка катепсина наблюдалось у людей, которые выполняли регулярные физические упражнения. Ученые обнаружили связь между повышением уровня катепсина В и способностью участников вспомнить и точно нарисовать сложную совокупность линий и геометрических фигур, которая часто используется для оценки зрительной памяти.
Снижение окислительного стресса
Было доказано, что у людей с депрессией или биполярным расстройством был ненормальный окислительный стресс. Физические упражнения, особенно с высокой интенсивностью, уменьшают окислительный стресс и поднимают настроение.
Какие физические упражнения полезны для здоровья мозга
Аэробные и анаэробные упражнения по-разному влияют на когнитивные функции. При выполнении аэробных упражнений достаточно кислорода, необходимого для выполнения упражнения без использования дополнительной энергии из других источников, таких как мышцы. Здесь АТФ синтезируется непрерывно с помощью аэробных механизмов, регулируя интенсивность упражнений (от низкой до высокой), продолжительность и доступность кислорода. Примерами аэробных упражнений являются бег трусцой, езда на велосипеде, качание пресса, вращение и танцы.
Напротив, во время анаэробных упражнений потребление кислорода недостаточно для удовлетворения потребностей в энергии ваших мышц, поэтому организм начинает использовать резервы мышечной АТФ и вырабатывает АТФ из анаэробного механизма, который представляет собой молочную кислоту. Примерами анаэробных упражнений являются поднятие тяжестей или спринт на 100 метров.
Успех программ физических упражнений зависит от нескольких факторов, таких как интенсивность, частота, продолжительность, и от того, выполняется ли упражнение отдельно или в группе.
Преимущества аэробных упражнений
Регулярные аэробные упражнения связаны с нейропластическими изменениями, улучшением когнитивных функций и самочувствия. Также было доказано, что индивидуальные аэробные упражнения улучшают когнитивные функции, но их эффект, как правило, не велик. Физические упражнения средней интенсивности улучшают настроение и общее самочувствие у людей с большой депрессией, повышают рабочую память и познание.
Высокая интенсивность упражнений у пожилых дает большую пользу для когнитивных функций.
Анаэробные упражнения
Йога и другие анаэробные упражнения, в которых есть ритмичное брюшное дыхание, повторяющиеся движения и отсутствие относительной конкуренции, обеспечивают положительные изменения настроения.
Заключение
Нет сомнений в том, что физические упражнения важны для здоровья тела и мозга. Но следует отметить, что занятия должны быть адаптированы к конкретной личности. Физические упражнения в чрезмерных количествах нанесут скорее вред, чем пользу, если они не будут доставлять удовольствие.
