Учёные выяснили, какие нейроны мозга определяют выносливость при беге

Исследователи из Университета Пенсильвании обнаружили у мышей особую группу нейронов, способствующих развитию выносливости во время физических упражнений. Учёные предполагают, что аналогичные клетки существуют и у человека, и в будущем их можно будет использовать как мишень для препаратов или других методов повышения эффективности тренировок.



Долгое время считалось, что изменения в мозге при физической активности отличаются от процессов, происходящих в мышцах и других органах. Однако новые эксперименты показали, что мозг активно «координирует» реакции организма на нагрузку. Для изучения этого учёные наблюдали активность клеток вентромедиального гипоталамуса у мышей до, во время и после тренировок на беговой дорожке. Эта область мозга ранее была связана с улучшением физической формы у грызунов, а её структура схожа у всех млекопитающих, что даёт основания полагать, что результаты могут быть применимы и к людям.

Учёные обнаружили, что после пробежек активность нейронов с рецептором SF1, участвующих в метаболизме и развитии мозга, постепенно увеличивалась с каждым днём тренировки. Если в первый день активными были менее 32% этих клеток, то к восьмому дню показатель достигал около 53%. «Как мышцы укрепляются во время упражнений, так и мозг становится более активным», — отмечает Николас Бетли, один из руководителей исследования.

Для проверки роли этих клеток команда использовала оптогенетику — метод управления нейронами с помощью света. У части мышей нейроны подавлялись на один час после каждой тренировки в течение трёх недель. В итоге животные преодолевали в среднем на 400 метров меньше, чем мыши с нормальной активностью клеток, что подтвердило их важность для выносливости.

По мнению исследователей, нейроны помогают организму эффективнее использовать энергию, переключаясь с углеводов на жиры во время длительных нагрузок. Их подавление приводило к преждевременному расходу углеводов, снижению выносливости и ограничению высвобождения белка PGC-1 альфа в мышцах, который помогает клеткам экономнее расходовать энергию. Кроме того, эти клетки стимулируют выделение веществ, повышающих уровень сахара в крови и ускоряющих восстановление мышц.

Хотя оптогенетика требует инвазивного вмешательства, учёные надеются найти безопасные способы активации этих нейронов у человека, например с помощью добавок или биологически активных веществ. В повторных экспериментах стимуляция этих клеток более чем удваивала пробег мышей, подтверждая их роль в выносливости.

Бетли отмечает, что такие подходы могут быть особенно полезны для пожилых людей или пациентов после инсульта, испытывающих трудности с физическими упражнениями. Вместе с тем специалисты предупреждают о возможных побочных эффектах: чрезмерная стимуляция нейронов, контролирующих расход энергии, может вызвать опасное падение уровня сахара в крови.

Учёные подчёркивают, что активация этих нейронов не заменяет комплексные эффекты физических упражнений, которые улучшают когнитивные функции, сердечно-сосудистую систему и настроение, снижая риск депрессии и тревожности. «Эти нейроны — лишь один из множества механизмов, через которые спорт приносит пользу организму», — заключает Бетли.

Читайте также: