Не секрет, что аэробные упражнения могут помочь избежать некоторых проявлений старения. Однако растущее число исследований свидетельствует о том, что плавание может дать уникальный толчок здоровью мозга.
Доказано, что регулярные занятия плаванием улучшают память, когнитивные функции, иммунную реакцию и настроение. Плавание также может способствовать восстановлению повреждений, полученных в результате стресса, и формированию новых нейронных связей в мозге.
Однако ученые до сих пор пытаются понять, как и почему именно плавание оказывает такое положительное воздействие на мозг.
Будучи любителем фитнеса, летом я провожу часы в местном бассейне. Нередко можно увидеть, как дети с удовольствием плещутся и плавают, а их родители загорают в отдалении, и я не раз был одним из таких родителей, наблюдающих за происходящим со стороны бассейна. Но если бы больше взрослых осознали когнитивные и психические преимущества плавания, они, возможно, были бы более склонны прыгать в бассейн вместе со своими детьми.
Новые и усовершенствованные клетки и связи мозга
До 1960-х годов ученые считали, что количество нейронов и синаптических связей в человеческом мозге ограничено и что после повреждения эти клетки мозга не могут быть заменены. Однако эта идея была опровергнута, когда исследователи стали находить многочисленные доказательства рождения нейронов, или нейрогенеза, в мозге взрослых людей и животных.
Теперь есть четкие доказательства того, что аэробные физические упражнения могут способствовать нейрогенезу и играть ключевую роль в обращении вспять или восстановлении повреждений нейронов и их связей как у млекопитающих, так и у рыб.
Исследования показывают, что одним из основных путей, по которым происходят эти изменения в ответ на физические нагрузки, является повышение уровня белка, называемого нейротрофическим фактором мозга. Было показано, что нейронная пластичность, или способность мозга изменяться, стимулируемая этим белком, повышает когнитивные функции, включая обучение и память.
Исследования на людях выявили тесную связь между концентрацией нейротрофического фактора, циркулирующего в мозге, и увеличением размеров гиппокампа - области мозга, отвечающей за обучение и память. Также было показано, что повышенный уровень нейротрофического фактора мозга способствует повышению остроты когнитивных способностей и снижению уровня тревожности и депрессии. Напротив, у пациентов с более низкой концентрацией нейротрофического фактора наблюдались расстройства настроения.
Аэробные упражнения также способствуют высвобождению особых химических веществ, называемых нейротрансмиттерами. Одним из них является серотонин, который, как известно, при повышенном содержании в организме снижает уровень депрессии и тревоги и улучшает настроение.
В исследованиях на рыбах ученые наблюдали изменения в генах, отвечающих за повышение уровня нейротрофического фактора мозга, а также усиленное развитие дендритных отростков - выступов на дендритах или удлиненных частях нервных клеток - после восьми недель тренировок по сравнению с контрольной группой. Это дополняет исследования, проведенные на млекопитающих, где известно, что нейротрофический фактор мозга увеличивает плотность спинов нейронов. Было показано, что эти изменения способствуют улучшению памяти, настроения и познавательных способностей у млекопитающих. Увеличение плотности позвоночника помогает нейронам устанавливать новые связи и посылать больше сигналов другим нервным клеткам. При повторении сигналов связи становятся более прочными.
Но что же особенного в плавании?
Исследователи пока не знают, в чем секрет плавания. Но они все ближе к пониманию этого.
Плавание давно признано полезным для сердечно-сосудистой системы. Поскольку при плавании задействованы все основные группы мышц, сердцу приходится напряженно работать, что усиливает кровоток во всем организме. Это приводит к образованию новых кровеносных сосудов - процесс, называемый ангиогенезом. Усиление кровотока может также привести к большому выбросу эндорфинов - гормонов, которые действуют как естественный болеутоляющий фактор во всем организме. Этот всплеск вызывает чувство эйфории, которое часто возникает после физических упражнений.
Большинство исследований, посвященных изучению влияния плавания на мозг, проводилось на крысах. Крысы являются хорошей лабораторной моделью благодаря их генетическому и анатомическому сходству с человеком.
В одном из исследований на крысах было показано, что плавание стимулирует мозговые пути, которые подавляют воспаление в гиппокампе и тормозят апоптоз, или гибель клеток. Исследование также показало, что плавание может способствовать выживанию нейронов и снижению когнитивных последствий старения. Хотя у исследователей пока нет возможности визуализировать апоптоз и выживание нейронов у людей, они наблюдают схожие когнитивные результаты.
Одним из наиболее интересных вопросов является то, как именно плавание улучшает кратковременную и долговременную память. Чтобы определить, как долго может сохраняться положительный эффект, ученые тренировали крыс плавать по 60 минут ежедневно в течение пяти дней в неделю. Затем исследователи проверили память крыс, заставив их проплыть через радиальный водный лабиринт, содержащий шесть рукавов, в том числе один со скрытой платформой.
Крысам давалось шесть попыток свободно проплыть и найти спрятанную платформу. После семи дней обучения плаванию у крыс наблюдалось улучшение как кратковременной, так и долговременной памяти, основанное на уменьшении количества ошибок, которые крысы совершали каждый день. Исследователи предположили, что такое улучшение когнитивных функций может стать основой для использования плавания в качестве средства восстановления памяти и обучения, вызванного нервно-психическими заболеваниями у людей.
Несмотря на значительный скачок от исследований на крысах к людям, исследования на людях дают аналогичные результаты, свидетельствующие о явной когнитивной пользе плавания для людей всех возрастов. Например, в одном из исследований, посвященных изучению влияния плавания на остроту ума у пожилых людей, ученые пришли к выводу, что у занимающихся плаванием повысилась скорость мышления и внимание по сравнению с не занимающимися плаванием. Однако дизайн этого исследования ограничен, поскольку участники не были рандомизированы, и поэтому те, кто занимался плаванием до начала исследования, могли иметь несправедливое преимущество.
В другом исследовании сравнивались познавательные способности спортсменов, занимающихся плаванием на суше, и пловцов в молодом взрослом возрасте. Хотя погружение в воду само по себе не имело разницы, исследователи обнаружили, что 20-минутное плавание брассом умеренной интенсивности улучшило когнитивные функции в обеих группах.
Дети тоже получают положительный эффект от плавания
Оказывается, что плавание способствует улучшению мозговой деятельности, а также повышает эффективность обучения детей.
Недавно другая исследовательская группа изучила связь между физической активностью и тем, как дети усваивают новые словарные слова. Исследователи учили детей в возрасте 6-12 лет названиям незнакомых предметов. Затем они проверили их точность распознавания этих слов после выполнения трех видов деятельности: раскрашивания (отдых), плавания (аэробная деятельность) и упражнения, подобного CrossFit (анаэробная деятельность), в течение трех минут.
Они обнаружили, что точность запоминания слов, выученных после плавания, у детей была значительно выше, чем после раскрашивания и занятий CrossFit, которые приводили к одинаковому уровню запоминания. Это свидетельствует о явном когнитивном преимуществе плавания по сравнению с анаэробными упражнениями, хотя в исследовании не проводилось сравнения плавания с другими аэробными упражнениями. Полученные результаты свидетельствуют о том, что плавание даже в течение короткого периода времени очень полезно для молодого, развивающегося мозга.
Детали, касающиеся необходимого времени или количества кругов, стиля плавания и того, какие когнитивные адаптации и пути активизируются при плавании, все еще находятся в стадии разработки. Но нейробиологи уже гораздо ближе к тому, чтобы собрать все улики воедино.
Веками люди искали фонтан молодости. Плавание может оказаться самым близким к этому средством.
Этот прорыв в медицине обычно приписывают одному человеку, Фредерику Бантингу, который искал лекарство от диабета. Но создание надежного средства для лечения диабета зависело от исследований двух других ученых, Оскара Минковского и Сёрена Сёренсена, которые ранее проводили исследования на, казалось бы, несвязанные темы.
История инсулина иллюстрирует тот факт, что медицинские инновации строятся на фундаменте науки, а затем требуются квалифицированные инженеры, чтобы вывести лечение из лаборатории и доставить его людям, которые в нем нуждаются.
Эта идея, в некотором роде, заложена в правилах легкой атлетики. В соревнованиях с несколькими забегами - от студенческого уровня до Олимпийских игр - люди, показавшие более высокое время в ранних забегах, назначаются на средние дорожки в последующих забегах. Другими словами, самые быстрые бегуны получают вознаграждение в виде, как предполагается, лучших дорожек.
Моя недолгая беговая карьера давно позади, но в своей профессиональной деятельности я много думаю об использовании статистики для извлечения смысла из данных. В преддверии Олимпийских игр я решил проверить достоверность фольклора о распределении дорожек, оставшегося со времен моей спринтерской карьеры.
Используя данные Международной ассоциации легкоатлетических федераций за 20 лет, я обнаружил, что давние убеждения о преимуществе дорожки не подтверждаются данными. И на самом деле, в спринте на 200 метров данные свидетельствуют о том, что дорожки, которые часто воспринимаются как наименее желательные, на самом деле являются самыми быстрыми.
Первым шагом в создании модели затонувшего корабля было обучение компьютера тому, как выглядит затонувший корабль. Также важно было научить компьютер отличать затонувшие корабли от рельефа морского дна. Для этого понадобилось множество примеров кораблекрушений. Также нужно было научить модель тому, как выглядит естественное дно океана.
Удобно, что Национальное управление океанических и атмосферных исследований ведет общедоступную базу данных о затонувших кораблях. У нее также есть большая общедоступная база данных различных видов изображений, собранных по всему миру, включая сонарные и лидарные снимки морского дна.
Скорость бега, плавания или гребли, высота или длина прыжка, точность попадания в цель, равновесие или подъем веса в значительной степени зависят от того, на чем сосредоточено внимание спортсмена.
Исследования показывают, что то, на чем концентрируется внимание спортсмена, может стать разницей между завоеванием золота и непопаданием в команду. Удивительным может оказаться тот факт, что переключение внимания с себя - того, что происходит в вашем теле, - на то, что находится снаружи - то, чего вы пытаетесь достичь, - является выигрышной стратегией.
Техническая поддержка проекта ВсеТут