Влияние физкультуры на настроение при черепно-мозговой травме

 

После моего выступления в Медицинской школе Нью-Йоркского университета, где я рассказала о своем экспериментальном физкультурном курсе, у меня нашелся единомышленник – доктор Тереза Эшман из Центра восстановительной медицины им. Раска. Тереза специализировалась на реабилитации пациентов с черепно-мозговыми травмами (ЧМТ). Эта категория показалась мне идеальной для испытания нашего физкультурного метода – и вот почему. Такие пациенты страдают целым спектром когнитивных нарушений, включая сложности с вниманием, мотивацией и памятью. Они не понаслышке знают, что такое депрессия и повышенная утомляемость. Мы рассудили, что регулярные занятия физкультурой на протяжении длительного времени могли бы снизить у больных ЧМТ когнитивные нарушения, а также снять или облегчить симптомы депрессии. Исходя из этого, мы приступили к организации простого эксперимента: проверить испытуемых до и после 8-недельного курса групповых занятий. Тренировки у них проходили дважды в неделю. А контрольная группа больных те же восемь недель вообще не занималась физкультурой.

Я пришла на первое занятие экспериментальной группы, чтобы познакомиться с участниками, объяснить им смысл эксперимента и попросить их в течение восьми следующих недель приходить на тренировки как можно чаще. Возраст испытуемых варьировался от двадцати до семидесяти лет (черепно-мозговую травму можно получить в любом возрасте). К счастью, в группе сложилась позитивная атмосфера: участники с нетерпением и надеждой ожидали начала занятий. Я была уверена, что все будет хорошо.

После этого я попросила инструктора физкультуры Аманду Берлин провести у всей группы несложное трехминутное демонстрационное занятие. Когда испытуемым предложили встать и позаниматься прямо на вводной лекции, они немного оробели, но постепенно втянулись. Кажется, всем понравилось. Ну, почти всем. Когда демонстрация завершилась, ко мне подошла молодая женщина с покрасневшим сморщенным лицом, казалось, что она вот-вот заплачет. Выяснилось, что ее зовут Анджелина. Я спросила, что случилось. «Для меня это было мукой! – она почти выплевывала слова. – Слишком громкая музыка, и слишком быстро, и слишком яркое освещение, у меня глаза заболели!»

Я поняла, что Анджелина на самом деле хочет участвовать в исследовании, но демонстрация разочаровала ее. Я встревожилась: ведь эта женщина может больше не прийти на тренировку. Мы с Терезой Эшман заверили ее, что к следующему занятию обо всем позаботимся: музыка будет медленнее, лампы слабее, а Анджелина может выполнять упражнения сидя, если ей так легче. Мы познакомили ее с инструктором Амандой и заверили, что та отнесется к ней с особым вниманием. Постепенно Анджелина успокоилась.

Все восемь недель, пока в экспериментальной группе шли тренировки, я регулярно получала информацию о посещаемости и следила, чтобы у инструктора было все необходимое для эффективного проведения занятий. Когда эксперимент уже завершался, участники прислали мне приглашение на последнее занятие, чтобы я могла своими глазами увидеть их прогресс. Это было очень трогательно.

Когда я пришла в аудиторию Медицинской школы Нью-Йоркского университета, в помещении стоял гул едва сдерживаемой энергии. Все были радостно возбуждены, участники делились друг с другом впечатлениями. Им не верилось, что восемь недель пролетели так быстро. Когда все собрались, Аманда начала занятие. Зазвучала музыка – такая же быстрая, как на любом групповом занятии в фитнес-клубе Нью-Йорка, но все участники легко выдерживали быстрый ритм. Вся группа прыгала и выполняла движения руками и ногами точно в такт музыке. Было очевидно: все они знают, что делают.

Но больше всего меня потрясло то, в первом ряду спортсменов я увидела Анджелину. Узнать ее было трудно: с широкой улыбкой она вполне профессионально выполняла упражнения. Я всмотрелась внимательнее – точно, это она! Весь остаток занятия я изумлялась, размышляя над ее превращением.

После тренировки и медитации мы все уселись в кружок, и я спросила: «Знаете ли вы, как вы все прекрасны?» Участники группы сияли.

Я продолжала: «Знаете ли вы, какую разницу я вижу сегодня по сравнению с тем, что было восемь недель назад? Что произошло?»

Все начали говорить одновременно и показывать друг на друга. Одна красивая молодая женщина сказала, что на тренировках она вновь научилась улыбаться. Еще она призналась, что пригласила на последнее занятие своего психотерапевта. Третья сообщила, что ее вдохновляли перемены, которые она каждую неделю видела в окружающих. Все хвалили Аманду и называли ее прекрасным руководителем. Анджелина описала свое поразительное превращение, которое происходило медленно, но верно. В первую неделю занятий она не чувствовала под собой ног на тренировках, но уже на второй неделе почувствовала. Поначалу ей было трудно одновременно выполнять движения руками и ногами, поэтому она отрабатывала их по очереди. Но после нескольких регулярных занятий вдруг оказалось, что Анджелина легко может делать все одновременно – все, что нужно. Не могу описать радость и гордость, которые отразились на ее лице во время этого признания.

В общем, в физкультурной группе произошло одно из самых красивых превращений, какие мне доводилось видеть в жизни. А ведь исследование еще не закончилось. Перед началом тренировок все испытуемые прошли когнитивные тесты и тесты на настроение. Нас очень интересовал этот аспект исследования, поэтому мы заранее приготовили множество самых разных анкет на настроение и определение качества жизни. Теперь участникам снова надо было пройти те же тесты, чтобы мы могли увидеть, изменились ли результаты по сравнению с прежними показателями и по сравнению с не занимавшейся физкультурой контрольной группой. То, что мы обнаружили, полностью соответствовало впечатлению от последнего фитнес-занятия наших исследуемых. У тех, кто занимался физкультурой, мы увидели значительное улучшение настроения и параметров, характеризующих качество жизни. Тесты показали: у физкультурной группы пациентов с ЧМТ понизились показатели депрессии и коэффициент утомляемости, а показатели позитивной аффективности и качества жизни повысились. В спортзале я видела признаки всех этих изменений. Однако оказалось, что показатели памяти и внимания не изменились. Это могло объясняться вот чем: хотя со временем группа достигла довольно высокого уровня аэробной активности, произошло это лишь через несколько недель после начала занятий. Иными словами, нам просто не хватило интенсивности аэробной нагрузки в течение этих восьми недель, чтобы заметить улучшение когнитивных функций.

Статья, которую Эшман, наша исследовательская команда и я написали после завершения эксперимента, оказалась первым моим опубликованным отчетом о действии физических упражнений на больных. Как интересно! Наши результаты позволяли предположить, что восемь недель занятий дважды в неделю могут значительно повысить показатели настроения, позитивной аффективности и качества жизни пациентов с черепно-мозговыми травмами. И при этом – снизить их утомляемость. Наше исследование не было особенно масштабным, но результат оказался очень интересным. С другой стороны, нам следовало спросить себя: чем на самом деле обусловлен этот эффект? Физкультурой? Радостной атмосферой в группе? Нашего эксперимента было недостаточно для получения ответов на эти вопросы. Но сегодня можно организовать новые исследования, которые помогут прояснить эти важные факторы. А на тот момент было важно, что целенаправленные тренировки способны улучшить настроение и снизить утомляемость у пациентов с ЧМТ. Я была счастлива получить такой результат для начала.

 

Сказать правду

 

Когда при знакомстве я говорю людям, что я нейробиолог и занимаюсь действием физических упражнений на функцию мозга, то первым делом слышу: «Это замечательно! Хочу знать все о ваших исследованиях!» А затем: «Ну разумеется, физические упражнения улучшают функцию мозга, это давно уже не секрет!»

Эти две реакции людей отражают последние публикации популярной прессы. С одной стороны, чуть ли не ежедневно публикуются статьи о позитивном влиянии физических упражнений на функцию мозга. Это очень полезные тексты – в том смысле, что они держат публику в курсе последних достижений. Однако обычно их авторы-журналисты любят делать далеко идущие выводы. Впрочем, в последнее время часто создается впечатление, будто мы знаем куда больше, чем на самом деле. Так что могу понять тех, у кого создалось впечатление, что почти все в области, которую я изучаю, уже известно.

В реальности все совершенно не так. Действительно, все больше нейробиологов изучает влияние физической активности на мозговую функцию животных и людей. Но остается еще множество важных вопросов. Так, нынешние опыты на животных проводятся в основном ради исследования влияния активного движения на гиппокамп. А также – на распознавание нейротрансмиттеров и факторов роста, в которых происходят изменения. Об этих исследованиях опубликована обширная литература, но не менее интересно было бы исследовать влияние движения на мозг вне гиппокампа. К примеру, чаще всего у людей обнаруживается влияние физкультуры на функцию префронтальной коры. Очень мало известно о действии физкультуры на префронтальную кору у грызунов. Аналогично, существует интересная литература на тему позитивного действия физкультуры и смягчения симптомов синдрома Паркинсона. Результаты этих исследований позволяют предположить, что физкультура очень воздействует на полосатое тело – отдел мозга, который первым страдает при развитии синдрома Паркинсона. При этом почти нет исследований, которые выясняли бы, как физкультура влияет на полосатое тело у здоровых животных. Но самый серьезный вопрос, на который пока нет ответа и который можно разрешить при помощи экспериментов на животных, – это конкретные пути и механизмы того, как физическая активность запускает какие бы то ни было изменения в мозгу. Иными словами, если позволить крысе бегать, то чуть позже можно наблюдать изменение уровней BDNF, эндорфинов, дофамина, ацетилхолина и нейрогенез. Но мы представления не имеем, как именно физическая активность стимулирует все эти изменения. Мириады самых разных факторов могут вызывать их. Вообще, причиной наблюдаемых изменений в мозгу могут быть совсем другие факторы. Не исключено, что мозг стимулируется учащенным сердцебиением или дыханием, а также изменением кровотока, мышечной активности и температуры тела. Это сложная тема, и многие фундаментальные вопросы здесь пока остаются без ответа. В одном из недавних исследований ученым вроде бы удалось распознать некий фактор: он выделяется мышцами, может проникать в мозг и стимулировать выделение BDNF. Это очень интересный результат, который необходимо воспроизвести в других лабораториях и подтвердить другими исследованиями.

Что касается человека, то тут просто горы вопросов. Многие из них поставлены по итогам экспериментов на животных и ждут своего подтверждения в рандомизированных контролируемых экспериментах на людях. Предварительные исследования разожгли наш аппетит и дали понять: что-то в этом есть. И я хотела бы знать, действительно ли все поразительные изменения, которые ученым удалось наблюдать в мозге грызунов, можно увидеть и в человеческом мозге. Если коротко, речь идет о директивной части таких исследований, которой нет в экспериментах на людях. Она составляет основу исследовательской программы моей лаборатории. Вот вопросы о влиянии физических упражнений на человека, которые меня очень интересуют, но которые на данный момент остаются без ответа.

• Как много (или мало) необходимо заниматься физкультурой, чтобы улучшились память или внимание? Ответ: нам известно, что кратковременные тренировки от 30 до 60 минут могут улучшить внимание, но не знаем пока, как долго держится такое улучшение. После увеличения времени тренировок в течение восьми – двенадцати недель мы видим улучшение внимания и иногда памяти.

• Как долго у человека держится эффект улучшения функции мозга после физических упражнении? Ответ: мы не знаем ответа на этот вопрос ни в случае краткого, ни в случае долгого периода занятий.

• Для улучшения какой функции мозга требуется минимальное количество занятий? Ответ: неизвестно.

• Какие упражнения наиболее эффективны? Ответ: есть данные, что аэробные упражнения эффективнее, чем растяжка или силовые упражнения. Но мы пока слабо представляем, какие именно аэробные упражнения и какой уровень кардионагрузки значительнее всего усиливает когнитивные способности.

• Помогает ли йога мозгу? Ответ: есть несколько исследований, посвященных влиянию йоги на мозг, но они сосредоточены в основном на медитативных аспектах йоги. Однако таких исследований слишком мало, и достоверных выводов сделать невозможно.

• Можно ли заменить упражнения таблеткой, которая давала бы такой же эффект? Ответ: нет. Были многочисленные попытки создать такую волшебную штуку, но ничего не получилось. До сих пор не существует медицинских препаратов, способных подействовать на функцию мозга так же позитивно и многогранно, как физические упражнения.

• В какое время суток лучше заниматься? Ответов два. Первый звучит так: в любое время дня или ночи – лишь бы заниматься регулярно! Но вообще-то ученые пока не пришли к единому мнению по этому вопросу. Лично я люблю заниматься утром. Это повышает в моем мозге уровень положительных гормонов, нейротрансмиттеров, факторов роста и эндорфинов, готовит меня к рабочему дню. Может быть, это верный выбор, но пока достоверно не доказано, что какое-то определенное время дня особенно полезно для когнитивной функции. Возможно, время тренировок вообще не имеет значения: долгосрочные результаты в химии мозга проявятся все равно, когда бы вы ни занимались. Поскольку надежных данных не было, я выбрала время из теоретических соображений: утренняя аэробная тренировка лучше всего готовит меня к трудовому дню.

 

Результаты исследований на грызунах, которые демонстрируют изменения в мозге в результате физических упражнений, доказывают: теоретически спорт может стать одним из самых интересных методов лечения. Физическая активность бесплатна и доступна всем. Она потенциально способна улучшать функцию мозга – причем любого мозга: здорового или больного, молодого или старого. С ее помощью школьники и студенты смогут лучше учиться и усваивать материал. Кроме того, физкультура не только улучшает когнитивные функции мозга, но и делает человека счастливым. Вот почему я счастлива посвятить следующий этап своей профессиональной деятельности этому вопросу.