Выносливость клеток мозга может определять, как долго вы сможете бегать.

Активность определенных нейронов может влиять на нашу выносливость при физических нагрузках, и их можно использовать для того, чтобы помочь нам бегать быстрее и дольше.

Исследователи обнаружили у мышей нейроны, которые помогают повысить выносливость после бега. Они предполагают, что подобные клетки существуют и у людей, и их можно было бы использовать в качестве мишени для лекарств или других методов лечения, чтобы усилить эффект от физических упражнений.

Нам уже десятилетиями известно, что мозг меняется под воздействием физической активности. Однако ученые широко считали, что эти эффекты отличаются от тех, которые происходят в других частях тела, например, от укрепления мышц, говорит Николас Бетли из Университета Пенсильвании. Последние исследования говорят об обратном — изменения в мозге «координируют все остальные процессы», говорит он.

Реклама

Чтобы лучше понять, как физические упражнения влияют на мозг, Бетли и его коллеги отслеживали нейронную активность у мышей до, во время и после тренировки на беговой дорожке. Они сосредоточили внимание на клетках вентромедиального гипоталамуса, поскольку предыдущие исследования показали, что нарушение развития этой области мозга препятствует улучшению физической формы у грызунов. Вероятно, то же самое верно и для людей, поскольку структура и функции этой области, как правило, одинаковы у всех млекопитающих, говорит Бетли.

Исследователи обнаружили, что после бега у мышей увеличивалась активность группы нейронов с рецептором SF1, который играет роль в развитии мозга и метаболизме. Более того, доля этих клеток, активируемых физическими упражнениями, росла с каждым дополнительным днем бега. К восьмому дню бег активировал около 53 процентов нейронов по сравнению с менее чем 32 процентами в первый день. «Таким образом, подобно тому, как ваши мышцы укрепляются во время тренировки, активность вашего мозга также увеличивается», — говорит Бетли.

Затем исследователи использовали оптогенетику — метод, который активирует или подавляет нейронную активность с помощью света, — чтобы отключить эти нейроны в отдельной группе мышей. Животные тренировались на беговой дорожке пять дней в неделю в течение трех недель. После каждой тренировки нейроны подавлялись в течение одного часа. В конце каждой недели мыши проходили тест на выносливость, бегая до полного истощения.

В ходе эксперимента мыши в среднем увеличили пройденное расстояние примерно на 400 метров, но это было примерно вдвое меньше, чем улучшение, наблюдавшееся в другой группе мышей, у которых нейроны остались неповрежденными.

Пока неясно, какова роль этих нейронов, но, возможно, она связана с использованием топлива, говорит член исследовательской группы Морган Киндел из Университета Пенсильвании. Во время длительных физических нагрузок организм использует жир в качестве топлива, поскольку запасы углеводов истощаются быстрее. Но подавление этих нейронов у мышей привело к тому, что они «начали использовать углеводы гораздо раньше во время бега», — говорит Киндел. «Затем у них, по сути, закончилось топливо». Команда обнаружила, что подавление этих нейронов предотвращает высвобождение белка PGC-1 альфа в мышцах, который помогает клеткам более эффективно использовать топливо. Эти нейроны также выделяют вещество, которое повышает уровень сахара в крови и пополняет запасы энергии, способствуя восстановлению мышц.

Оптогенетика требует инвазивной операции на головном мозге, поэтому она нецелесообразна для людей. Но, по словам Бетли, возможно разработать другие методы воздействия на эти нейроны. «Я действительно думаю, что если бы мы смогли найти способ – соль, добавку – активировать эти нейроны, можно было бы повысить выносливость», – говорит Бетли.

Когда исследователи повторили эксперимент, усиливая, а не подавляя активность этих нейронов, они обнаружили именно это: у мышей развилась невероятная выносливость, и они пробежали более чем вдвое большее расстояние, чем контрольные мыши.

Как использовать психологию, чтобы взломать свой разум и полюбить физические упражнения

Если идея заниматься спортом кажется вам привлекательнее, чем реальность, вы не одиноки. Но есть способы развить мотивацию и выработать лучшие привычки.

Подобная мера могла бы принести особую пользу людям, испытывающим трудности с физическими упражнениями, например, пожилым людям или тем, кто перенес инсульт, говорит Бетли.

Однако на пути к этому есть много препятствий. Во-первых, мы не знаем наверняка, подтвердятся ли эти результаты на практике. Также возникает вопрос о потенциальных побочных эффектах, говорит Томас Беррис из Университета Флориды. По его словам, эти нейроны, по-видимому, регулируют потребление энергии в мышцах, поэтому их чрезмерная стимуляция может вызвать опасное падение уровня сахара в крови.

Даже если нам удастся безопасно активировать эти нейроны у людей, это не станет панацеей для хорошего здоровья, говорит Бетли. «Когда вы занимаетесь спортом, происходит множество замечательных вещей — вы меньше подвержены депрессии, меньше тревожитесь. Улучшаются когнитивные функции, сердечно-сосудистая система, мышцы», — говорит он. «Я не думаю, что активация [этих] нейронов обязательно станет тем узким местом, через которое пройдут все эти полезные процессы».

Neuron DOI: 10.1016/j.neuron.2025.12.033

Источник: www.newscientist.com