Физические упражнения повышают выносливость организма и укрепляют мозг

Американские нейробиологи из Пенсильванского университета установили, что регулярные физические нагрузки способны фундаментально менять структуру мозга, повышая общую выносливость организма. Исследование, опубликованное в журнале Neuron, демонстрирует, что тренировки не просто укрепляют мышцы и сердечно-сосудистую систему, но и усиливают нейронные связи в ключевых отделах центральной нервной системы.

Объектом изучения стала область мозга, известная как вентромедиальный гипоталамус, который регулирует аппетит и уровень глюкозы в крови. Внутри этой зоны учёные выделили популяцию нейронов, продуцирующих белок стероидогенный фактор 1 (SF1). Ранее проведённые эксперименты уже указывали на их роль в поддержании физической активности: у мышей с удалённым геном SF1 фиксировалось резкое снижение выносливости.

В новой работе команда под руководством Николаса Бетли проследила за активностью этих клеток у грызунов, помещённых на беговую дорожку. Оказалось, что нейроны SF1 возбуждаются непосредственно во время бега, причём отдельная их подгруппа включалась лишь после завершения забега. С каждой последующей тренировкой количество активирующихся нейронов и интенсивность их возбуждения возрастали.

Анализ тканей мозга выявил, что у животных, подвергавшихся систематическим нагрузкам, изменились электрические характеристики нейронов SF1 — они стали легче возбуждаться. Кроме того, количество синапсов, способных генерировать сигнал, у них увеличилось вдвое.

Ключевой эксперимент провели с использованием методов оптогенетики. Когда исследователи искусственно подавляли активность нейронов SF1 после тренировок, мыши переставали прогрессировать и быстрее утомлялись. Напротив, стимуляция этих нейронов позволяла животным бежать дольше и быстрее, чем их нетренированные сородичи.

Авторы исследования подчёркивают, что выносливость организма зависит не только от состояния мышц, но и от способности мозга адаптироваться — нейропластичности. Физические упражнения запускают процессы перестройки в центральной нервной системе, что открывает перспективы для разработки новых методов реабилитации после заболеваний и поддержания активности в старшем возрасте. Пока остаётся открытым вопрос о безопасных способах стимуляции этих нейронов у человека, но сам факт открытия даёт основания для оптимизма.