Как ваш образ жизни влияет на ваш мозг?

В течение последнего года неврологи Оксфордского университета днем выходят на оживленные улицы, а ночью проникают в великолепные залы наших музеев, чтобы рассказать о своих последних исследованиях с помощью выставок, игр, спектаклей и веселых ярмарок. Одним из таких мероприятий "Дневников мозга" является "Конкурс большого мозга", который предлагает участникам предложить эксперимент по изучению человеческого мозга.

 

НАУКА
|

Счастливый победитель получит возможность увидеть, как его идея воплощается в жизнь, и увидеть человеческий мозг в действии с помощью современных сканеров мозга. Мы получили сотни блестящих идей, а также множество острых вопросов о том, как работает мозг, которые мы рассмотрим в серии блогов.

С приближением рождественских праздников меня привлекли многочисленные вопросы о том, как сон и досуг влияют на наш мозг. Вооружившись вопросами от публики, я обратился к оксфордским исследователям Кристоферу-Джеймсу Харви, Найаре Демниц и Мелису Анатюрку, чтобы узнать их мнение на эти темы. Затем состоялась увлекательная дискуссия о неврологии сна, о том, что отличает ночных сов от ранних пташек, и что мы можем сделать, чтобы сохранить наш мозг здоровым.

Здоровье мозга: резерв, восстановление и регенерация
Большинство из нас, вероятно, чувствуют себя энергичными после хорошего сна, прогулки или светского раута, но что говорит наука о долгосрочных последствиях этих занятий? Неврологи в целом согласны с тем, что регулярные физические упражнения, сон и активный отдых связаны с улучшением здоровья мозга и памяти, хотя конкретные механизмы этих связей все еще изучаются.
" Регулярное участие в различных видах досуга на протяжении всей жизни помогает создать когнитивный резерв, который представляет собой способность мозга справляться с изменениями, происходящими с ним в результате старения", - объясняет Мелис. "Таким образом, когнитивный резерв, по сути, может потенциально отсрочить снижение когнитивных способностей, вызванное старением". Ее докторская диссертация посвящена изучению того, способствуют ли социальные и умственные занятия, такие как посещение друзей и родственников или чтение книг, здоровью мозга в пожилом возрасте.

Сон также крайне важен для нормального функционирования мозга, а некоторые нарушения сна даже связаны с последующим развитием деменции и болезни Паркинсона. Когда мы бодрствуем, наша нервная система производит отходы, которые необходимо регулярно выводить из мозга, чтобы они не накапливались. "Наиболее убедительное объяснение восстанавливающего эффекта сна можно найти в исследованиях на грызунах, которые показали, что во время сна мозг как бы промывается", - говорит Крис, рассказывая об исследовании на крысах, которое показало, как белки, называемые бета-амилоидами, удаляются из мозга во время сна. "Если эти бета-амилоиды накапливаются, они могут образовывать токсичные образования, которые, как мы знаем, связаны с нейродегенеративными заболеваниями".

Действительно, неврологи часто обращаются к грызунам, чтобы разгадать биологические тайны взаимосвязи между мозгом и нашим поведением. Наяра вспоминает об эпохальном исследовании, которое показало, что молодые мыши, регулярно бегавшие на тренажере, быстрее учились и обладали лучшей памятью, чем мыши, которые вели сидячий образ жизни. "Исследователи также обнаружили, что физическая активность способствовала нейрогенезу, или регенерации клеток мозга, в области гиппокампа, которая важна для памяти", - говорит она. "Сейчас мы изучаем, можно ли наблюдать аналогичное благотворное влияние физических упражнений у людей".

Дьявол кроется в деталях эксперимента
Неврологи могут измерить состояние мозга человека с помощью нейровизуализации, например, магнитно-резонансной томографии (МРТ) или электроэнцефалографии (ЭЭГ) для регистрации активности мозга. Однако имитация реальной обстановки в экспериментальных условиях может быть сложной задачей, особенно в исследованиях сна, которые требуют, чтобы участники были подключены к нескольким проводам в лаборатории сна.

"Помимо многочисленных электродов ЭЭГ на голове, мы также прикрепляем электроды вокруг глаз для изучения движения глаз, на подбородке для оценки мышечного тонуса, на груди для измерения частоты сердечных сокращений, на ногах для наблюдения за движениями конечностей", - объясняет Крис, проверяя провода на своих пальцах. "Мы также можем установить электроды на нос для регистрации частоты дыхания и зажим на палец для контроля насыщения кислородом".

Трудно представить, что можно заснуть с такой атрибутикой, поэтому эксперименты со сном желательно проводить в течение двух ночей: ночь адаптации, когда участники могут привыкнуть к обстановке, и ночь тестирования, когда ученые могут оценить экспериментальные манипуляции со сном.

"Еще одной задачей в экспериментах по изучению образа жизни является разработка соответствующих условий наблюдения, - говорит Найара. Это особенно важно в рандомизированных контролируемых исследованиях, когда люди случайным образом распределяются по разным группам, одна из которых получает, а другая не получает вмешательство. "Например, представьте себе две группы участников исследования по физическим упражнениям: одну, которая посещает лабораторию два раза в неделю для выполнения упражнений, и контрольную группу, которая вообще не приходит. Группа, выполняющая упражнения, может в итоге пойти на чай после занятий, пообщаться и завести друзей в результате этого исследования. И вдруг мы получаем неконтролируемый эксперимент, где мы уже не можем сказать, связаны ли наблюдаемые нами эффекты с повышением социальной или физической активности. Поэтому мы должны тщательно следить за тем, чтобы у нас была хорошо подобранная контрольная группа, которая также приходит в лабораторию два раза в неделю, но не занимается спортом".

Тщательно разработанные нейровизуализационные исследования дают ценное виденье живого мозга и формируют наше понимание внутренней деятельности сна и физических упражнений.

Биологические часы и пробуждение
"Каждая клетка нашего тела имеет часы, и лучшее время для сна предсказывают наши внутренние циркадные часы (суточный цикл), - объясняет Крис. Утром солнечный свет, попадая в клетки нашего глаза, сбрасывает эти часы и дает сигнал организму увеличить частоту сердечных сокращений и кровяное давление, чтобы подготовиться к новому дню. Когда наступает темнота, наши глаза подают сигнал гипоталамусу в мозге, вызывая чувство усталости, и организм готовится ко сну".

Наши внутренние часы работают лучше всего, когда мы согласовываем цикл сна-бодрствования с циклом свет-темнота, но существуют и индивидуальные различия в том, как быстро тикают наши внутренние часы. "Например, подростки больше похожи на ночных сов: у них более поздний ход часов, поэтому они физиологически готовы ко сну позже, чем взрослые. Но поскольку им все равно приходится рано вставать в школу, они могут заниматься в то время, когда их организм не готов к этому оптимально. Это также может сделать их сонливыми и лишить сна", - описывает он, подчеркивая необходимость проведения исследований, которые изучат, улучшит ли задержка начала занятий в школе психическое здоровье и академическую успеваемость подростков.

Крис руководит проектом "Teensleep" - крупнейшим в истории исследованием, посвященным изучению задержки циркадных ритмов у подростков. В рамках этого проекта в 10 школах Великобритании проводятся мероприятия по обучению сну, в ходе которых учащимся 10-го класса рассказывается о неврологии сна, важности правильного режима сна и о том, как поддерживать сон в периоды повышенного стресса. Если эти меры окажутся эффективными в плане улучшения качества сна, физического и психологического самочувствия учащихся, их можно будет использовать для внедрения программ обучения сну во всей школьной системе Великобритании.
Немногие люди могут наслаждаться роскошью просыпаться естественным образом, без будильника или оживленных малышей, но пробуждение в неправильной стадии сна может нарушить важные процессы, которые готовят наш организм к следующему дню.

У нас есть четыре основные стадии сна, говорит мне Крис, начиная с перехода в сон, легкого сна, глубокого сна и сна с быстрым движением глаз . "Одна из причин, по которой мы рекомендуем дремать 20 или 90 минут, заключается в том, что мы просыпаемся либо во время легких стадий сна, либо во время сна с быстрым движением глаз, который обеспечивает наиболее легкий переход к бодрствованию", - говорит он. "Если нас разбудили на третьей стадии [глубокий сон], мы часто испытываем инерцию сна, когда чувствуем себя уставшими и дезориентированными, иногда нам требуется довольно много времени, чтобы вернуться в реальный мир". Это происходит потому, что во время глубокого сна активность мозга замедляется, чтобы дать клеткам отдохнуть, а мышцам - восстановиться после дневных нагрузок.

С другой стороны, во время сна с быстрым движением глаз активность мозга удивительно похожа на результаты полностью бодрствующего мозга. Именно тогда, по мнению ученых, нам снятся самые яркие сны. В это время активность в области мозга под названием миндалина повышается, в то время как активность в префронтальной коре мозга снижается. Миндалина связана с нашими эмоциональными реакциями, а префронтальная кора участвует в логических рассуждениях и контроле импульсов, поэтому такие схемы активации соответствуют несдержанному и неорганизованному характеру сновидений. "Эти исследования, конечно, не объясняют наши странные или нелогичные сны, но они дают нам представление о биологических основах сновидений", - заключает он.

Бег или танцы?
К сожалению, существует не так много исследований, которые напрямую сравнивают различные формы социальной и физической активности. "Эта область является относительно новой", - объясняет Мелис. "Существует лишь несколько нейровизуализационных исследований, в которых изучалась связь между различными видами досуга и мозгом. Мы пока не можем сказать, есть ли среди них тот, который особенно полезен для здоровья мозга". Однако недавно проведенный ею анализ существующей литературы показал, что социально и познавательно активная деятельность в сочетании с другими видами деятельности ассоциируется с более крупным гиппокампом и более здоровым белым веществом мозга - "проводами", соединяющими различные области мозга.

"Одно рандомизированное исследование показало, что у пожилых людей, которые регулярно занимались танцами или встречались в общественном центре в течение 40 недель, объем мозга был больше, а когнитивные функции лучше, чем у тех, кто не занимался ни тем, ни другим", - говорит она, ссылаясь на поддержку благотворного влияния неаэробных упражнений и социального взаимодействия, но при этом подчеркивая необходимость воспроизведения этих результатов.
То же самое относится и к более интенсивным физическим нагрузкам, говорит Найара. "Исследования физических упражнений обычно рассматривают две основные категории: аэробные тренировки, такие как бег и езда на велосипеде, которые влияют на наше сердечно-сосудистое здоровье, и тренировки на сопротивление, такие как занятия с тяжестями, которые влияют на наше равновесие и силу", - объясняет она. "Есть некоторые предварительные исследования, которые позволяют предположить, что сочетание обеих форм упражнений может показать наибольшие улучшения в познании, но мы все еще изучаем, оказывают ли они различное воздействие на мозг и каким образом".

Найара входит в состав исследовательской группы, работающей над исследованием REACT или "REtirement in ACTion", в котором изучается, могут ли физические упражнения уменьшить инвалидность, связанную с подвижностью, у пожилых людей. "Мобильность - это способность безопасно и независимо передвигаться, и, к сожалению, с возрастом она снижается. Снижение мобильности связано с более высоким риском падений и госпитализаций, поэтому мы изучаем, может ли физическая активность улучшить мобильность и влияет ли это на когнитивные способности".

Хотя мы пока не можем сказать, какая форма упражнений лучше, мы знаем, что мы, как общество, занимаемся недостаточно. Согласно рекомендациям ВОЗ, взрослые люди в возрасте от 19 до 64 лет должны как минимум 2 дня в неделю заниматься силовыми тренировками, а также 150 минут упражнений умеренной интенсивности (езда на велосипеде, оживленная ходьба) или 75 минут упражнений высокой интенсивности (бег трусцой, плавание). В настоящее время менее двух третей взрослых жителей Великобритании придерживаются этих рекомендаций, а среди пожилых людей этот показатель составляет менее 15%. Но никогда не поздно начать, уверяет Найара, и я ухожу с новой решимостью оставаться активным в перерывах между многочисленными праздничными обедами, которые еще впереди.

Автор
Доктор Сана Сури, постдокторский исследователь в Оксфордском центре активности человеческого мозга, Центр интегративной нейровизуализации Wellcome


Комментарии

Пока нет комментриев, будьте первым кто выскажется

Добавление комментария

Ваше имя
Почта
Комментарий
Прошлый год был весьма насыщенным для учёного мира: революционные медицинские открытия, новый предок человека, гены и нейроны, неожиданные находки на

Британские ученые в очередной раз доказали - у женщин действительно лучше память, чем у мужчин. Поэтому-то дамы никогда не забывают о годовщинах и

Некоторые ученые высказывают мнение, что в глубинах человеческой памяти запечатлено буквально все пережитое индивидуумом, начиная с рождения, а может

Ученые нашли разницу между людьми и животными. Наконец, получен ответ на считавшийся всегда риторическим вопрос: где у человека совесть? Она

Впервые с помощью трехмерного "кино" удалось увидеть, что происходит в мозге, когда человек теряет сознание. Открытие может помочь определить











РУбрики
все шаблоны для dle на сайте newtemplates.ru скачать