До недавних пор считалось, что с возрастом мозг начинает увядать, терять многие функции. Но последние исследования показывают, что это не так. О тайнах мозга взрослого человека рассказывает в своей книге научный журналист из США Барбара Страук. Она подробно описывает способы, которые помогут человеку как можно дольше сохранять ясность ума. Это, например, спорт и физическая активность.
В 1913 году испанский исследователь и нобелевский лауреат Сантьяго Рамон-и-Кахалем, пришел к выводу, что в мозге взрослого человека нервные пути установлены и неизменны. Все может умереть, но ничто не может возродиться. И до недавнего времени большинство ученых в области исследования мозга действовали в рамках этого заключения. Но сейчас картина мира кардинально изменилась.
Кожа, печень, сердце, почки, легкие и кровь могут создавать новые клетки взамен поврежденных, по крайней мере, в ограниченной степени. Но такая способность к регенерации не распространяется на центральную нервную систему, которая состоит из головного и спинного мозга. Соответственно у неврологов для пациентов был только один совет: "Старайтесь не повреждать мозг, потому что нет способа его подлатать".
Первый намек, что это может не соответствовать действительности, пришел от молодого ученого из Массачусетского технологического института, Джозефа Альтмана. В начале 1960-х, с помощью новой техники, которая позволяла помечать радиоактивным веществом вновь сформированные ДНК в клетках, он решил проверить, нет ли каких-либо новых нейронов в мозге взрослых крыс. И обнаружил их.
Тогда Альтман продолжил поиск вновь образованных клеток в мозге кошек и даже морских свинок. Он опубликовал результаты своих исследований в научном журнале, но они остались незамеченными. Альтман скоро перешел в Университет Пердью и оставил все еще слишком противоречивую концепцию нейрогенезиса. Идея, однако, не исчезла.
Необходимы были исследования на людях. Для этого один из наиболее известных нейроспециалистов современности, Фред Гейдж, объединился со шведским нейроученым Питером Эрикссоном. Они смогли показать, что даже у взрослых людей появляются новые нейроны.
Но откуда? "Мы считаем, что новые нейроны <...> создаются из деления исходных клеток в зубчатой извилине взрослого человека, — писал Гейдж в Nature Medicine в 1998 году, где были опубликованы материалы исследования. — Наши результаты показали, что гиппокамп (часть лимбической системы головного мозга) человека сохраняет способность генерировать нейроны в течение всей жизни". Это было исследование, которое изменило исследования мозга навсегда.
Физическая активность порождает новые клетки мозга
Исследования влияния физической активности на формирование новых клеток мозга проходят в Колумбийском университете на Манхеттене под руководством Ричарда Слоуна, специалиста в области поведенческой психологии. Он пытался выяснить, могут ли высокоинтенсивные упражнения устранить воспаления, которые наносят ущерб клеткам. Оказалось, что да.
Его коллега, Скотт Смолл решил провести экспресс-исследование зубчатой извилины у 11 участников эксперимента Слоуна.
На сканах мозга людей Смолл обнаружил, что испытуемые, которые выполняли упражнения в максимальном объеме, имели в два раза больший кровяной поток по сравнению с теми, кто упражнения не делал, и это было в критически важной для памяти области мозга — в зубчатой извилине. Более того, кровяной поток зубчатой извилины подскакивал до максимальных значений у тех, кто имел наилучшую физическую форму, измеряемую по максимальному объему потребляемого кислорода во время упражнений. А это способствует развитию нейронов.
Ну и что же из этого следует? Что же такого особенного в этих нейронах? Могут ли несколько новых нейронов там-сям сдержать наступление старости? То есть может ли горстка юных нейронов в чем-то столь малом и незаметном, как зубчатая извилина, быть достаточно серьезной причиной, чтобы выключить телевизор и вступить на беговую дорожку?
Как восстанавливается мозг
— Новые клетки мозга включаются в уже существующую схему, в этом нет сомнений, — считает Гейдж. — Но вопрос, как они это делают и почему, еще остается. Сомнения превалировали, сказал он, потому что "очень долго мы думали, что мозг устроен так же, как и компьютер, а если вы пробрасываете новый провод в существующей схеме, то вы просто портите все дело. "Мозг — это орган. Это ткань, которая меняется постоянно, и этот процесс регулируется всем окружением человека. На наш мозг оказывает влияние то, что мы делаем".
Мы знаем теперь, что новые клетки мозга, которые являются стволовыми клетками, самой ранней и универсальной версией клеток, в основном создаются в этой маленькой области гиппокампа — зубчатой извилине. Мы знаем, что примерно половина новых клеток умирает, а половина — выживает. И мы знаем, что они создаются разными способами. Мы получаем новые нейроны, когда фокусируемся на очень сложном задании или когда концентрируемся на конкретной цели (такая концентрация в деятельности мозга порождает тета-волны, тот же тип, что и при медитации, поэтому заявление, что тета-волны помогают нашему мозгу, может быть не только гипотетичным).
И мы также знаем, что регулярные физические упражнения, практически все, что повышают сердцебиение и кровоток, ускоряют процесс рождения новых клеток. "Только посмотрите на это", — сказал Гейдж, разворачивая свое кресло, чтобы кликнуть мышкой своего офисного компьютера. Появилось изображение. Пятно пурпурного цвета на экране было увеличенной картинкой гиппокампа мыши. В верхней части этого изображения находилась длинная узкая полоска темно синего цвета — зубчатая извилина. От этой извилины отходили десятки ответвлений — зрелых нейронов. И среди этих ответвлений были крошечные ярко-зеленые точки. Эти новые клетки мозга, появились в мозге мыши всего за полтора часа физических упражнений.
"Мы должны помнить, что нейрогенезис является не событием, а процессом, — сказал Гейдж. — И нет сомнения, что физическая активность заставляет развиваться новые клетки мозга".
Что происходит в организме
До деталей, конечно же, следует еще докапываться, но основываясь на своей собственной работе и работе других исследователей Гейдж убедился, что физические упражнения непосредственно влияют на создание новых клеток мозга. Когда мускулы сокращаются, они продуцируют молекулы факторов роста. Обычно эти молекулы слишком велики, чтобы проходить через барьер между кровотоком и мозгом, но по причинам, которые еще неизвестны, физические упражнения делают эти барьеры более проходимыми, что позволяет молекулам, которых раньше называли "факторы чудесного роста" мозга, проникать в мозг и стимулировать рост нейронов.
То же было продемонстрировано с серотонином, содержание которого в мозге повышается при выполнении физических упражнений и также заставляет новые клетки мозга расти.
