Мозг и тело. Как ощущения влияют на наши чувства и эмоции

Бейлок Сайен

Я люблю заниматься бегом и стараюсь выходить на пробежки по нескольку раз в неделю, но до того, как обзавелась трекером, я и не подозревала, какая же я лежебока все остальное время, когда на мне нет кроссовок. Это устройство помогло мне осознать, что многие мелкие виды деятельности в сумме дают большой эффект «пробега» в километрах. Оказалось, что достаточно оставлять автомобиль в дальнем углу парковки у продуктового магазина или подниматься пешком, а не на лифте в свой кабинет на третьем этаже факультета психологии, чтобы пройти лишних восемь тысяч шагов за день и перевыполнить план в десять тысяч.

Еще трекер служит прекрасным поводом для разговора. Поскольку гаджет периодически подает разные сигналы, нетрудно завязать беседу с незнакомцем в ресторане или поезде, если увидишь на его руке такой же браслет. Конечно, большинство диалогов в таких случаях вертится вокруг пользы от физических упражнений для поддержания здоровья. Редкий собеседник задумывается о том, какое благо они приносят уму. На самом деле мозг работает по-разному в зависимости от того, в каком состоянии находится человек – активном или неактивном.

Упражнения стимулируют образование новых мозговых клеток. Этот процесс называется

«нейрогенез» {188} . Некоторые из самых ранних опытов, зафиксировавших связь между физической и умственной активностью, были проведены на мышах. Подопытных животных выращивали в среде с большим количеством разнообразных раздражителей, там были игрушки, катушки, беговое колесо и масса других поводов и возможностей для социального взаимодействия. У этих животных наблюдался значительно более активный рост мозговых клеток, чем у других мышат из помета, которые росли в обычных лабораторных клетках. Однако ученые не были полностью уверены в том, какой именно элемент среды вызывает рост новых мозговых клеток. Поэтому в конце 1990-х годов исследователи из Института Солка при Калифорнийском университете в Сан-Диего решили продолжить эксперимент и найти ответ на этот вопрос. Они систематично изучали различные элементы среды обитания мышей, чтобы выяснить, какой же из них ответствен за нейрогенез {189} .

188

См.: Cotman C. W. et al. Exercise Builds Brain Health: Key Roles of Growth Factor Cascades and Inflammation // Trends in Cognitive Science. – 2007. – doi:10.1016/j.tins.2007.06.011.

189

Van Praag H. et al. Running Increases Cell Proliferation and Neurogenesis in the Adult Mouse Dentate Gyrus // Nature Neuroscience. – 1999. –Vol. 2. – P. 266–270.

Эксперимент, который в конце концов продемонстрировал потрясающее влияние физической активности на функционирование мозга, проводился по очень простой схеме. Ученые начали давать всем молодым мышатам химический реактив, с помощью которого они могли отслеживать, как происходит деление мозговых клеток и, как следствие, появление новых клеток. Затем они стали давать некоторым животным доступ к «тренажерному оборудованию» – к беговому колесу, которым зверьки могли пользоваться по желанию в любое время. Другая группа мышей не имела возможности выполнять физические упражнения и вела малоподвижный образ жизни. После нескольких недель ученые принесли грызунов в жертву, чтобы сравнить мозг животных из разных групп и выяснить, есть ли между ними какие-нибудь отличия и какие именно. Отличия оказались поразительными. Выяснилось, что у тех мышей, которые активно двигались, появилось намного больше новых клеток – точнее, почти вдвое больше, – чем у их «погрязших в лени» собратьев.

Чтобы убедиться, что именно интенсивная физическая нагрузка привела к подобным изменениям в мозге животных, ученые из Института Солка подключили к эксперименту еще одну группу мышей. Эти подопытные экземпляры учились проходить лабиринт. Им приходилось много думать, но не так много двигаться, как их собратьям, которые проводили все свое «свободное» время на беговом колесе. К немалому удивлению ученых, возможность прилагать познавательные усилия не привела к такому бурному росту новых мозговых клеток, к какому приводил бег. Каков вывод? Даже если за долгий трудовой день мы измотаны так, как будто пробежали марафон, это не то же самое, что действительно накрутить соответствующее количество кругов на треке, – во всяком случае, для нашего мозга. Интенсивная физическая нагрузка важна для роста новых мозговых клеток.

У подвижных мышей наибольший рост новых клеток наблюдался в лимбической системе головного мозга, а именно в гиппокампе. Это один из основных мозговых центров, участвующий в передаче новой информации и знаний на хранение в долговременную память.

Фитнес и дети

Мозг обладает потрясающей пластичностью, особенно в детском возрасте, и физическая активность может существенно улучшить умственную деятельность ребенка. Профессор Иллинойского университета Чарльз Хиллман посвятил значительную часть своей карьеры исследованию и документальному подтверждению огромного значения гимнастики для развития силы ума подрастающих людей. Его работа наглядно показывает, что время, посвященное физической активности, не бывает потрачено впустую и уж тем более не идет в ущерб успехам в учебе. Скорее наоборот, поддержание физической формы способствует повышению школьной успеваемости ребенка.

В недавнем исследовании Хиллман, его коллега Арт Крамер и их сотрудники собрали данные о физическом состоянии группы детей в возрасте 9–10 лет. Они сканировали мозг школьников, пока те выполняли ряд тестов, специально разработанных для проверки способностей к логическому мышлению, аргументации и умозаключениям, а также памяти. Как оказалось, дети, находящиеся в хорошей физической форме, справлялись с тестами на запоминание гораздо лучше своих сверстников. И самое интересное, по уровню физической подготовки каждого ребенка можно было довольно точно судить о размере его гиппокампа. Как и у мышей, проводивших много времени на беговом колесе, лучше других подготовленные в физическом плане дети обладали и самым развитым гиппокампом {190} .

190

Chaddock L. et al. A Neuroimaging Investigation of the Association between Aerobic Fitness, Hippocampal Volume and Memory Performance in Preadolescent Children // Brain Research. – 2010. – Vol. 1358. – P. 172–183. По этой теме см. также: Raine L. B. et al. The Influence of Childhood Aerobic Fitness on Learning and Memory // PloS ONE – 2013. – 8: e72666. – doi:10.1371/journal.pone.0072666.

Чтобы

найти дополнительные подтверждения существования связи между хорошей физической формой и подвижностью ума, Хиллман и Крамер решили проверить, можно ли найти конкретные факты того, что занятия физкультурой действительно приносят непосредственную пользу для функционирования молодого мозга {191} . Исследователи попросили группу детей посетить их лабораторию по двум разным поводам. Во время первого визита маленькие гости делали небольшую физзарядку: на протяжении двадцати минут они занимались ходьбой с довольно высокой скоростью на беговой дорожке. Во время второго визита они спокойно сидели в креслах в продолжение тех же двадцати минут. В обоих случаях – и после отдыха, и после упражнений (но уже тогда, когда сердечный ритм испытуемых приходил в норму) – детей просили выполнить когнитивные тесты. Например, им предлагали сфокусироваться на одном важном фрагменте информации на компьютерном экране и игнорировать все остальное, что будет появляться на мониторе. Такой тип умственной деятельности не назовешь незнакомым для ребенка – он часто попадает в подобные ситуации – например, при выполнении домашних заданий телефон постоянно пикает, потому что друг шлет ему SMS. Чтобы успешно выполнить поручение учителя, ребенок должен сфокусироваться на учебном материале и игнорировать все искушения и поводы для отвлечения внимания. Или сравним с ситуацией на экзамене, когда ученику нужно сконцентрироваться на задачах и не позволять своим мыслям забегать вперед – скажем, думать о том, куда они с друзьями пойдут после школы. Иными словами, испытания в рамках эксперимента были направлены на оценку способности ребенка фокусироваться, совершенно необходимой для успевания в школе.

191

Hillman C. H., Pontifex M. B., Raine L. B., Castelli D. M., Hall E. E., Kramer A. F. The Effect of Acute Treadmill Walking on Cognitive Control and Academic Achievement in Preadolescent Children // Neuroscience. – 2009. – Vol. 159. – P. 1044–1054.

После физических упражнений дети намного лучше справлялись с когнитивными тестами, чем после отдыха, при этом их мозг работал намного резвее. Нейронная активность лобной и теменной долей мозга, которая, как известно, отражает способность контролировать внимание (что является залогом школьной успеваемости), существенно усиливалась после того, как дети занимались физкультурой – по сравнению с тем, когда они просто сидели.

На протяжении длительного периода времени в эволюции человека наши предки занимались охотой и собирательством. Передвигаться по долинам и взгорьям, преследуя дичь или собирая орехи и ягоды, было жизненно необходимо, так как от этого зависело выживание. Следовательно, мозг и тело человека развивались в условиях подвижного образа жизни. Потребность в физической активности, похоже, закодирована у нас в генах {192} . Однако в наши дни городские жители – дети, взрослые или пожилые – обычно двигаются намного меньше, чем «предписано» генами. Последствия сидячего образа жизни проявляются в виде проблем со здоровьем ума и тела. Физически более развитые дети лучше справляются со школьными тестами. Пожилые люди, сохраняющие активность, меньше подвержены риску потери памяти и других важных когнитивных способностей. Обеспечивая детям возможность больше двигаться и заниматься спортом, мы помогаем им не только накачивать мышцы, но и оттачивать умственные способности. Взрослым же регулярные физические нагрузки помогают предотвратить деградацию мозга. По мере того как академические тесты в школах становятся все популярнее, а школьные бюджеты – все скромнее, большие перемены, уроки физкультуры и физическая активность в целом оказываются в первых рядах «кандидатов на вылет» из школьного графика. А все из-за ошибочного представления, будто детям следует проводить больше времени в классе и меньше – бегая по коридорам. Дескать, так будет и дешевле, и проще добиться повышения показателей успеваемости в учебе. Однако открытия ученых-нейробиологов рисуют нам совсем иную картину. Если мы хотим, чтобы дети росли здоровыми и умными, чтобы они могли сосредоточивать внимание, формулировать мысли, делать умозаключения и обосновывать точку зрения, необходимо к тем трем умениям, которые мы считаем обязательными для каждого школьника: читать, писать и считать, добавить еще одно, четвертое, – бегать. Нам также необходимо позаботиться о том, чтобы у детей была возможность заниматься спортом и вне стен школы. Ведь нередко во внешкольное время у детей нет повода и стимула для выполнения физических упражнений. Когда мы поймем, насколько важна физическая активность для развития умственных способностей, нам откроется рецепт школьной успеваемости: заставьте детей двигаться!

192

Booth F. W. et al. Exercise and Gene Expression: Physiological Regulation of the Human Genome through Physical Activity // Journal of Physiology. – 2002. – Vol. 543. – P. 399–411.

Фитнес и взрослые

Физическая активность имеет большое значение для улучшения показателей мозговой активности и в более зрелом возрасте, а не только в детстве; правда, вопрос влияния физической активности на работу мозга у молодых взрослых изучен не так хорошо. С окончания подросткового возраста и до конца третьего десятка лет жизни наш мозг находится на пике своих возможностей. Но даже в этот период нам не всегда удается показать то, что можно было бы от нас ожидать. У каждого бывали ситуации, когда стресс из-за предстоящего важного события – экзамена, выступления или собеседования – буквально обкрадывал нас, оставляя с пустой головой, и нам не удавалось продемонстрировать лучшее, на что мы способны в привычной обстановке. Однако физические упражнения могут помочь нам обеспечить себе доступ ко всем своим когнитивным ресурсам даже в таких обстоятельствах.