Безусловно, физкультура творит чудеса с человеческим телом. Международная команда нейробиологов под руководством ученых из Университета Айовы (США) обнаружила интересный механизм. После одной 20-минутной сессии легкой или умеренной езды на велосипеде у человека наблюдаются положительные изменения в активности мозга, связанные с памятью.
Как объяснили ученые, острая волновая активность начинается с синхронизированных паттернов нейронной активности в гиппокампе – области мозга, отвечающей за переход краткосрочной памяти в долговременную. Затем эти сигналы распространяются по другим участкам мозга, затрагивая большую часть коры и некоторые подкорковые области.
Большинство знаний о этих явлениях ученые получили во время исследований на животных и людях с использованием имплантатов для измерения активности мозга.
Однако измерение внезапных изменений мозговой активности вскоре после тренировки – задача более сложная. Обычно ее выполняют с помощью нейровизуализации. А она лишь косвенно указывает на то, как физические упражнения улучшают работу мозга. Например, выявляет большее количество насыщенной кислородом крови.
Но теперь ученым наконец удалось получить «первое прямое доказательство» пульсации в гиппокампе человеческого мозга после физической активности. Команда имела редкую возможность наблюдать за нейронной активностью внутри человеческого мозга после физических упражнений, отметила когнитивная нейробиологиня Мишель Восс, ведущая авторка исследования.
«Благодаря прямой регистрации мозговой активности наше исследование впервые на людях показало, что даже одноразовая физическая нагрузка может быстро изменить нейронные ритмы и мозговые сети, участвующие в когнитивных функциях», – сказала ученая.
Как проходило исследование
Команда изучила мозговую активность 14 пациентов с эпилепсией в возрасте от 17 до 50 лет. Им имплантировали в мозг электроды «исключительно на основании клинических показаний, определенных группой эпилептологов и нейрохирургов», сообщили ученые в статье, опубликованной в журнале Brain Communications.
Все участники исследования страдали от резистентной к лекарствам эпилепсии и проходили предоперационное обследование. Имплантированные в мозг электроды дали исследователям возможность записывать внутричерепные электроэнцефалографические (iEEG) данные, которые помогают прояснить такие мозговые явления, как гиппокампальные пульсации.
После небольшой разминки участники в течение 20 минут занимались на велотренажере в темпе, который они могли поддерживать на протяжении всего занятия. Данные iEEG показывали активность их мозга до и после этого занятия, раскрывая картину того, как физические упражнения могут укреплять функции мозга.
И эти упражнения вызвали ускорение пульсаций в гиппокампе. Они также укрепили связь между этими пульсациями и активностью в других областях мозга: в лимбической системе и сети пассивного режима работы мозга (DMN).
Это наблюдалось уже после одной сессии легких или умеренных физических упражнений. Таким образом, команда подтвердила результаты предыдущих исследований, которые использовали нейровизуализацию.
Исследователи также обнаружили связь между более высокой интенсивностью физических упражнений (ее измеряли по частоте сердечных сокращений во время тренировки) и более выраженной динамикой пульсаций в определенных нейронных сетях, таких как DMN, в состоянии покоя после тренировки.
И хотя выборка была относительно небольшой, это исследование предоставило ученым редкую возможность заглянуть внутрь человеческого мозга после физических упражнений.
«Изменения после физических упражнений, которые мы наблюдаем, во многом совпадают с тем, что было выявлено у здоровых взрослых с помощью неинвазивной нейровизуализации», – отметила Мишель Восс.
