Многие верят, что с возрастом мы перестаем развиваться, потому что наш мозг заканчивает прогрессировать примерно в 25 лет. Этот миф в обществе существует уже очень долго. Однако в современном мире всё меняется стремительно: профессии устаревают и, чтобы оставаться востребованными, нам нужно постоянно обучаться.
Но почему кто-то обучается быстрее других? Как удается некоторым оттачивать своё мастерство до невероятного уровня? И как люди, ставшие инвалидами, не просто продолжают вести полноценную жизнь, а даже становятся настоящими киборгами?
В этой статье кратко разберем, что такое нейропластичность, почему существует миф о ее ухудшении с возрастом и какие факторы играют ключевую роль в поддержании и улучшении реагирования мозга на изменения внешней среды и самого организма.
Коротко о нейропластичности
Нейропластичность — это удивительная способность мозга адаптироваться и перестраиваться. Это происходит на разных уровнях — от изменения силы синаптических связей до роста новых нейронов. Процессы могут быть усилены или управляемы с помощью различных факторов, включая нейромодуляторы (вещества, которые могут влиять на работу нервной системы), такие как BDNF (англ. brain-derived neurotrophic factor; белок человека, способствующий выживанию нервных клеток, участвует в росте, созревании и поддержании жизнедеятельности нейронов).
Нейропластичность особенно важна для обучения, восстановления после травм и адаптации к новым условиям. Хорошая новость — недавние исследования показывают, что это необычайное умение нашего биологического процессора сохраняется на протяжении всей жизни.
Да, после 25 лет у нас уже сложились основные нейронные связи, и многим кажется, что человек уже сформировался и перестает развиваться, но есть исследования доказывающие, что это не так. О них мы расскажем чуть позже.
Примеры нейропластичности
Итак, всевозможные исследования нейропластичности доказывают, что мозг способен к адаптации и перестройке своих функций в ответ на изменения во внешнем окружении или состоянии организма. Этот принцип подтверждается в случаях, когда люди теряют один из сенсорных органов, например, зрение. Тогда другие части мозга начинают «переключаться» на обработку информации от оставшихся сенсорных систем.
В случае потери зрения области мозга, отвечающие за визуальную обработку, не остаются неактивными. Вместо этого они начинают перенастраиваться для выполнения других задач. Исследования показывают, что зоны мозга, ранее отвечавшие за зрение, могут стать активными в процессах, связанных со слухом, осязанием и даже когнитивными функциями (память, речь, интеллект и др.).
Такие изменения обусловлены усиленным формированием новых нейронных связей и «перенаправлением» существующих, что позволяет мозгу оптимизировать свою работу в новых условиях. Это дает возможность, например, более четко распознавать звуки, локализовать их источники и даже «видеть» пространство вокруг себя с помощью эхолокации или других слуховых механизмов.
В современных реалиях границы между человеком и машиной становятся все более размытыми. Одним из ярких примеров этого является использование протезов, которые управляются напрямую мозговыми сигналами. Оказалось, что это не только улучшает физические возможности, но и стимулирует нейропластичность мозга. При успешной адаптации мозг перепрограммирует свои нейронные пути для эффективного управления протезом, фактически превращая человека в киборга. Это может снизить фантомные боли и улучшить общую координацию, демонстрируя невероятную приспособляемость нашего мозга.
В зрелом возрасте скорость нейрогенеза (производства новых нейронов) снижается по сравнению с молодостью. Тем не менее, в определенных частях мозга (например, в гиппокампе), процесс продолжается на протяжении всей жизни.
Чтобы нейроны выжили, перестроились, да и в целом чтобы они появились, помогает BDNF.
Мозговой нейротрофический фактор (BDNF) — это белок, который действует как «удобрение» для наших нейронов (клеток мозга). Он помогает нейронам выживать, развиваться и функционировать эффективно. Когда у нас много BDNF, наши нейроны чувствуют себя хорошо, легче соединяются между собой и лучше работают. Это, в свою очередь, улучшает когнитивные функции: память, обучение и способность мыслить.
Недостаток BDNF, напротив, может привести к когнитивным нарушениям и является одним из факторов риска развития нейродегенеративных заболеваний (например, болезни Альцгеймера).
Зная о таком важном нейротрофическом факторе мозга, я задался вопросом, а можем ли мы увеличить его количество в нашем организме и улучшить нашу нейропластичность.
Способы увеличения BDNF и улучшения нейропластичности
Первый и наиболее действенный способ — это аэробная физическая нагрузка, включая бег, плавание и езду на велосипеде, показали свою эффективность в увеличении BDNF перед другими видами спорта (растяжкой и силовыми упражнениями).
В статье Exercise training increases size of hippocampus and improves memory рассказывается про проведенное слепое рандомизированное контролируемое исследование, в котором группа взрослых людей была случайным образом распределена для выполнения либо аэробных упражнений умеренной интенсивности три дня в неделю, либо упражнений на растяжку и поднятие тонуса. Ученые предположили, что год упражнений средней интенсивности приведет к увеличению размера гиппокампа, и что изменение его объема будет связано с увеличением BDNF в сыворотке крови и улучшением функции памяти.
Коротко о том, что такое гиппокамп
Гиппокамп — это часть мозга, которая играет важную роль в процессе обучения, формирования памяти и пространственной ориентации. Гиппокамп активно участвует в переводе краткосрочной памяти в долгосрочную и в процессах пространственной навигации. Также это одна из немногих областей мозга, где происходит нейрогенез (формирование новых нейронов).
Ученые обнаружили, что за один год группа, занимающаяся аэробными упражнениями, продемонстрировала увеличение объема левого и правого гиппокампа на 2,12% и 1,97% соответственно, тогда как контрольная группа, занимавшаяся стретчингом или растяжкой, показала снижение объема левого и правого гиппокампа на 1,40% и 1,43% за тот же период.
(A) — пример сегментации гиппокампа и графики, которые демонстрируют увеличение объема гиппокампа для группы, практикующей аэробные упражнения, и уменьшение объема для контрольной группы, занимающейся растяжками.
(B) — пример сегментации хвостатого ядра (это участок гипоталамуса, который отвечает за привычки), демонстрирующие изменения объема для обеих групп. Хотя в «аэробной» группе наблюдалось затухание снижения, оно не достигло значимой величины (оба P > 0,10).
(C) — пример сегментации таламуса и график, демонстрирующий изменение объема для обеих групп. Ни одно из изменений не было значимым для таламуса. Столбики ошибок представляют собой стандартную ошибку среднего.
Полезные продукты
Питание — один из ключевых факторов, влияющих на здоровье мозга и его пластичность. В последние годы исследования все чаще подтверждают, что определенные продукты и пищевые привычки могут значительно улучшить когнитивные функции и также стимулировать производство BDNF.
В одном таком исследовании было сказано, что кишечник может напрямую стимулировать молекулы, связанные с синаптической пластичностью и обучением. Ученые обнаружили, что некоторые гормоны и пептиды кишечника, такие как лептин, грелин, глюкагоноподобный пептид 1 (GLP 1) и инсулин, влияют на эмоции и когнитивные процессы.
Далее мы рассмотрим, какие продукты и питательные вещества наиболее полезны для нашего мозга.
Омега-3 жирные кислоты, особенно DHA (докозагексаеновая кислота), являются одними из наиболее важных элементов для здоровья мозга. Очередные научные изыскания показали, что они улучшают структуру клеточных мембран в нейронах и способствуют производству BDNF. Источниками Омега-3 являются рыба (особенно жирные сорта (лосось и сардины), орехи и растительные масла. Запомните, что Омега-3 нужно принимать с антиоксидантами, так как Омега 3 и Омега 6 являются объектами перекисного окисления, поэтому необходим еще Витамин E (Минимум 100мг), Витамин С (Природный) (200-500 мг), биофлавоноидов (мин 100 мг)
Антиоксиданты. Ягоды (черника, малина и клубника) богаты антиоксидантами, которые защищают мозг от окислительного стресса и воспаления, улучшая тем самым нейропластичность.
Куркумин — активный компонент известной специи куркумы, широко используемый в индийской кухне и традиционной медицине. Исследования показывают, что куркумин может улучшить память, уменьшить симптомы депрессии и даже стимулировать производство BDNF.с
Зеленый чай. Эпигаллокатехин-галлат (EGCG) — антиоксидант, содержащийся в зеленом чае, также может увеличить уровень BDNF и улучшить когнитивные функции.
Насыщенный жир нам нужен для создания холестерина высокой плотности, а он, в свою очередь, является строительным материалом для клеточных мембран, синтеза витаминов (витамин D) и производства некоторых жизненно важных гормонов (кортизол, тестостерон и эстрогены). К тому же холестерин высокой плотности помогает убирать излишки «плохого» холестерина из кровотока, предотвращая образование бляшек в артериях и снижая риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Но тут важна мера.
Также стоит контролировать потребление Омега-6. Хотя эти полиненасыщенные жиры являются необходимыми для нашего организма, избыточное их потребление, особенно в сочетании с недостатком Омега-3, может способствовать воспалительным процессам в теле и мозге.
Интеллектуальные нагрузки
Физические упражнения задействуют механизмы пластичности, которые подготавливают мозг к кодированию значимой информации из окружающей среды. Стимуляция BDNF и другие упражнения укрепляют структуру нейронов и облегчают синаптическсую передачу. А значит, в совокупности с интеллектуальными нагрузками мы можем изменять структуру нашего мозга быстрее.
Теперь перейдем к интересному примеру, связанному с лондонскими таксистами. Лондон известен своим сложным дорожным расположением и огромным количеством улиц. Таксисты, которые хотят получить лицензию на работу в столице Британии, должны пройти тщательное обучение и сдать экзамен, известный как The Knowledge. В процессе подготовки к этому экзамену водители должны запомнить более 25 000 улиц и множество достопримечательностей. Это требует огромных усилий и многолетней подготовки.
Изучение мозга таксистов, прошедших The Knowledge, показали, что у них увеличивается объем гиппокампа, области мозга, ответственной за пространственную память и ориентацию. Это связывают с интенсивной интеллектуальной нагрузкой и необходимостью постоянно использовать и тренировать свои когнитивные способности. Такие результаты также подтверждают, что продолжительная интеллектуальная нагрузка может вызвать физические изменения в структуре мозга и улучшить функционирование определенных его частей.
Голодание
Метаболическое «переключение» с глюкозы на жирные кислоты и их кетоновые производные в периоды голодания или интенсивных физических нагрузок стимулирует как внутриклеточные сигналы мозга, так и сигналы из периферических органов. Эти сигналы улучшают процессы обучения, памяти, синаптической пластичности и нейрогенеза (процесса компенсации поврежденных клеток). К таким сигналам относятся возбуждающий нейромедиатор глутамат и нейротрофический фактор BDNF.
Таким образом, периоды голодания можно считать полезными для улучшения нашей способности к обучению и освоению новых навыков. Об этом можно узнать из еще одного исследования.
Дополнительно можно учесть преимущества временного следования кетогенной диете, которая рекомендует потребление не более 50 г углеводов в день, в основном из салатов и зелени. Когда уровень углеводов в рационе снижается, организм начинает использовать жиры в качестве основного источника энергии. Этот процесс ведет к образованию кетоновых тел, служащих топливом для мозга и других тканей. Этот переход на кетоновое сжигание называется кетозом. Интервальное голодание помогает быстрее переключить организм на кетоз.
Кетоны, в целом, являются более эффективным топливом для мозга, чем глюкоза. Однако следовать кетогенной диете на постоянной основе может быть сложно из-за множества соблазнов вокруг. Тем не менее, знание о такой диете может быть полезным.
Вывод
Не думаю, что я кого-то сильно удивил вышеперечисленными фактами, но благодаря ссылкам на научные исследования вы теперь знаете, что все это точно работает. Причем достаточно эффективно. Надеюсь, что дополнительные знания помогут вам сформировать или закрепить нужные привычки: правильно питайтесь, хорошо спите, занимайтесь умеренными физическими нагрузками (предпочтительно кардио), практикуйте периодическое голодание и иногда допускайте дефицит калорий.
*Статья написана в рамках Хабрачелленджа 0.1, который прошел в ЛАНИТ осенью 2023 года
