Случай Котелко наглядно показывает, что упражнения продлевают жизнь и укрепляют здоровье. Ученые брали для анализа образцы ее мышечных волокон и обнаружили, что занятия спортом, похоже, откатили время назад и омолодили ее клетки. Митохондрии – микрочастицы в структуре клетки, которые производят необходимую мышцам энергию. Как правило, у людей пожилого возраста они постепенно разрушаются, но у Котелко никаких признаков подобного разрушения не было. Ученые хотели бы знать, почему ее организм не стареет так быстро, как у других людей. Их также интересует, как физические нагрузки продлевают работоспособность мозга. Недавно проведенное исследование позволило сделать удивительные выводы: оказывается, занятия спортом действительно оказывают благотворное воздействие на когнитивные способности человека в зрелом возрасте. У пожилых людей, находящихся в хорошей физической форме, мозг тоже пребывает в значительно более добром здравии, чем у их сверстников, ведущих малоподвижный образ жизни. Причем наблюдаемые различия отражаются как на способностях к умозаключениям и аргументации, так и на памяти.
Несколько лет назад ученые обобщили результаты более двух десятков исследований, в выборку которых входили люди старше 55 лет. Одна часть испытуемых занималась фитнесом, а другая составляла контрольную группу и о физкультуре не помышляла. Несмотря на все различия в фитнес-программах, в обобщенных результатах явно просматривался четкий паттерн: у людей, занимавшихся каким-нибудь видом физических упражнений, и сердечно-сосудистая система, и мозг находились в значительно более хорошем состоянии. Не оставалось никаких сомнений, что упражнения помогли им улучшить и свою рабочую память. Особенно поразили ученых люди постарше, придерживающиеся подвижного образа жизни: они существенно лучше справлялись с тестами на концентрацию внимания и быстроту мышления{206}.
Директор Института по изучению старения мозга и деменции при Калифорнийском университете в Ирвине Карл Котман и его коллеги давно пытаются выяснить, как физические упражнения улучшают деятельность мозга. По мнению ученого, позитивный эффект от упражнений для здоровья мозга строится помимо всего прочего и на действии такого биологического фактора, как нейротрофический фактор мозга, кодируемый геном BDNF[29]. Иногда BDNF и другие факторы роста нервных клеток несколько вольно называют «мозговыми удобрениями», потому что они способствуют выживанию существующих нейронов и росту новых. Эксперименты с крысами показали, что у тех особей, которые проводили много времени в беговом колесе, существенно увеличивался уровень BDNF в гиппокампе – отделе мозга, участвующем в организации обучения и памяти. И что еще примечательно: чем выше становился у них уровень BDNF, тем лучше крысы справлялись со всевозможными когнитивными задачами. У людей после короткой серии упражнений тоже наблюдается повышение BDNF{207}.
Интересно, что снижение секреции BDNF и ухудшение рабочей памяти у здоровых взрослых ученые связывают с наличием определенного структурного варианта, или аллеля, гена BDNF, а именно с аллелем, содержащим аминокислоту метионин (Met) в кодоне[30] 66. Как уже известно, физические упражнения оказывают весьма благотворное влияние и существенно улучшают рабочую память. Таким образом, повышение уровня физической активности способно компенсировать вредное воздействие, которое Met-вариант гена оказывает на когнитивные способности человека{208}.
Вызываемое физическими упражнениями повышение уровня BDNF может оказаться полезным и для пациентов, страдающих деменцией, например болезнью Альцгеймера, самой распространенной причиной слабоумия у людей старше 65 лет. Для болезни Альцгеймера характерно снижение количества нейронов в таких областях мозга, как гиппокамп. Вместе с тем, как мы поняли, занятия физкультурой помогают поддерживать нейроны в этой области мозга здоровыми. Следовательно, физические упражнения могут способствовать замедлению развития заболевания{209}. И действительно, у людей с болезнью Альцгеймера, которые принимали участие в двенадцатинедельной программе с умеренными физическими нагрузками, наблюдалось улучшение памяти и других функций мозга. После занятий их мозг работал более эффективно при выполнении тех же задач на запоминание, которые испытуемые проходили и до программы{210}.
Физические упражнения могут успешно служить и как профилактическая мера. Их можно использовать как своеобразную прививку, предотвращающую само возникновение болезни Альцгеймера. Наиболее эффективны в этом плане интенсивные аэробные упражнения, но вам не обязательно пробегать километры на беговой дорожке или треке, чтобы поддерживать свой мозг в добром здравии. Даже такие простые занятия, как мытье посуды, уборка, готовка и садоводство, способны снизить вероятность развития болезни Альцгеймера. Физически активным пожилым людям не так страшна угроза старческого слабоумия, как их сверстникам, ведущим малоподвижный образ жизни{211}.
Похоже, аэробная часть упражнений имеет ключевое значение для улучшения умственного здоровья. Когда мы плаваем, бегаем, катаемся на велосипеде, гуляем быстрым шагом или очень интенсивно выполняем рутинные домашние дела, происходит усиление кровотока, а это важное условие для улучшения снабжения мозга BDNF. Аэробные упражнения становятся катализатором доставки питательных веществ, необходимых для метаболизма и остроты мышления. А вот такие занятия, как силовые тренировки и стретчинг, то есть упражнения на растяжку, не приводят к аналогичным результатам, по крайней мере в том, что касается производства факторов роста нейронов{212}. Аэробные же упражнения действительно способны изменять структуру нашего мозга. Обычно с возрастом объем мозга уменьшается, а с уменьшением мозга ухудшаются и наши способности к мышлению, аргументации и выполнению почти что всех видов деятельности. Но физические упражнения замедляют процесс «усушки» мозга. Недавно нейробиологи выяснили, что размер гиппокампа пожилых людей, которые гуляли по сорок минут три раза в неделю на протяжении одного года, увеличился на два процента. У тех же, кто занимался стретчингом, наблюдалось типичное возрастное уменьшение размера мозга на 1,5 процента в течение года. Даже в совсем преклонном возрасте физическая активность защищает и улучшает структуру нашего мозга{213}.
Не вдаваясь глубоко в подробности относительно клеточных и молекулярных изменений, которые вызывает повышение физической активности, отметим, что связь между физкультурой и когнитивными способностями была замечена людьми еще в античности. «Mens sana in corpore sano», – писали древние римляне, что означает: «В здоровом теле здоровый дух». Как видно из этой сентенции, о тесной связи между телом и умом людям было известно еще несколько тысяч лет назад. Упражнения стимулируют рост новых связей в мозге и укрепляют существующие. Мозг пожилых людей, которые регулярно занимаются фитнесом, соответствует показателям мозга людей значительно более молодого возраста. Маленькие дети, которые лучше развиты физически, показывают более высокие результаты на важных тестах. Взрослые, регулярно занимающиеся спортом, по их собственным словам, меньше нервничают и меньше подвержены депрессии, чем их сверстники, ведущие малоподвижный образ жизни. Хотя мы все сильнее зависим от технологий, из-за чего нам приходится все больше и больше времени проводить на одном месте, например за компьютером, сила движения очевидна. Секрет хорошей работы мозга кроется в движении тела.
Примечательно, что не только упражнения меняют структуру и работу мозга. Сидячий образ жизни тоже меняет строение мозга, но не в лучшую сторону. У крыс малая физическая активность провоцирует изменения в тех областях мозга, которые играют важную роль в регулировании работы сердечно-сосудистой системы. Подобные изменения у малоподвижных крыс (как и у людей) приводят к повышению артериального давления и увеличению риска сердечно-сосудистых заболеваний. Активность оказывает на мозг позитивное влияние, а лень, напротив, вредит и подрывает его здоровье{214}.
Физическая активность не только влияет на работу мозга, она также помогает понять, как он функционирует. Для проверки пройдитесь немного. Раньше врачи считали, что замедленная ходьба естественная часть процесса старения. Они ошибались. Оказывается, медленная или нетвердая походка часто является симптомом почти незаметного ухудшения когнитивных способностей. Многие из тех же нейронных цепей, которые контролируют сложную когнитивную деятельность, участвуют и в координации сложных движений, которые необходимо совершать во время прогулки по коридору, например. Наблюдение за походкой для оценки когнитивных способностей представляет собой настоящий прорыв в методах изучения состояния мозга у пожилых людей – ведь до сих пор их исследовали в сидячем положении. Многие нейробиологи, изучающие процессы старения ума, твердо уверены: когда пожилые пациенты отправляются к врачу, чтобы им проверили зрение и давление, тому нужно оценивать и их походку. Даже небольшие признаки замедления шага или ухудшения координации движений могут говорить о том, что в мозге пациента происходят некие заслуживающие более пристального внимания процессы{215}.
