Пот на лбу — плюс к памяти: почему спорт запускает интеллектуальные процессы

Даже умеренные физические нагрузки способны не только укрепить тело, но и активировать особые клетки мозга, повышающие чувствительность к инсулину. Такое открытие сделали учёные Университета Рутгерса в Нью-Брансуике (США), опубликовав результаты в журнале Aging Cell.

Исследование показывает, что упражнения напрямую улучшают когнитивные функции, а также открывают возможности для создания новых препаратов, воздействующих на инсулиновые сигналы мозга и способных замедлить развитие деменции.

Как физическая активность "включает" мозг

В основе открытия — наблюдение за тем, как после физических упражнений активируются нейронные клетки, чувствительные к инсулину. Исследователи установили, что тренировки стимулируют передачу сигнала через особые структуры — внеклеточные везикулы. Это микроскопические пузырьки, выделяемые клетками, которые переносят белки и другие молекулы между разными участками организма.

"Мы впервые показали, что упражнения влияют на передачу инсулинового сигнала через внеклеточные везикулы нейронов", — заявил ведущий автор исследования, доцент кафедры кинезиологии и здоровья Университета Рутгерса Стивен Малин.

Эта связь объясняет, почему физическая активность помогает улучшить память и концентрацию, особенно у людей с нарушением обмена глюкозы. При регулярных тренировках усиливается транспорт белков, связанных с инсулиновой чувствительностью, — в частности, Akt, ключевого элемента метаболического сигнала в клетках.

Почему инсулин важен для мозга? Хотя этот гормон чаще ассоциируется с контролем уровня сахара в крови, в мозге он выполняет иные задачи: регулирует работу нейронов, кровоснабжение и процессы обучения. Его дефицит, характерный для преддиабета и диабета второго типа, повышает риск нейродегенеративных заболеваний.

Эксперимент: две недели против инсулинорезистентности

В исследовании приняли участие 21 доброволец с преддиабетом, средний возраст — около 60 лет. На протяжении двух недель участники занимались физкультурой средней и высокой интенсивности по часу через день под наблюдением врачей. До и после тренировок они принимали глюкозный напиток, после чего у них брали анализ крови.

Результаты показали, что после каждой тренировки количество внеклеточных везикул, транспортирующих белки, связанные с инсулиновой чувствительностью, заметно увеличивалось. Особенно возрастала концентрация белка Akt, известного своей ролью в улучшении метаболизма и защите клеток мозга.

Можно ли считать две недели тренировок достаточными для улучшения когнитивных функций? Учёные подчеркивают, что это лишь начало. Эффект проявился уже через короткий срок, но для устойчивых изменений требуется длительная физическая активность. Однако сам факт реактивации инсулинчувствительных клеток мозга даже за такой короткий период — важный шаг к пониманию механизма.

Инсулин и когнитивные способности: неожиданные связи

До недавнего времени считалось, что инсулин влияет исключительно на обмен веществ. Однако всё больше данных показывает: он также играет роль в формировании памяти, внимании и обучении.

При преддиабете, когда уровень сахара повышен, но не достигает значений диабета, мозг испытывает недостаток инсулина. Это снижает активность нейронов и нарушает связь между ними. Исследования последних лет связывают эти процессы с повышенным риском деменции и болезни Альцгеймера.

Физическая активность, как показала работа Университета Рутгерса, способна компенсировать этот дефицит естественным образом. Повышая чувствительность клеток мозга к инсулину, упражнения не только нормализуют уровень сахара, но и укрепляют когнитивные функции.

Можно ли заменить физическую нагрузку лекарством? Теоретически да — именно это направление учёные намерены развивать. Препараты, воздействующие на инсулиновые рецепторы мозга, могут стать альтернативой или дополнением к тренировкам для тех, кто физически ограничен.

Что такое внеклеточные везикулы и зачем они нужны

Ключевую роль в механизме играют внеклеточные везикулы — крошечные контейнеры, которые клетки выбрасывают в окружающую среду. Они переносят белки, РНК и другие молекулы, позволяя клеткам "общаться" между собой.

В случае с мозгом эти везикулы действуют как почтальоны, доставляющие сигналы о необходимости адаптации клеточных процессов. После тренировки их становится больше, и они начинают активнее транспортировать белки, улучшающие реакцию на инсулин.

Ошибкой многих исследований прошлого было игнорирование роли этих структур: считалось, что эффект физической активности связан только с притоком крови. Теперь ясно, что важную роль играют молекулярные посредники, запускающие процессы на клеточном уровне.

Потенциал для лечения и профилактики деменции

Результаты работы Университета Рутгерса могут изменить подход к профилактике нейродегенеративных заболеваний. Учёные уже рассматривают возможность создания препаратов, имитирующих воздействие упражнений на мозг.

"Эта работа показывает, что упражнения могут улучшать когнитивные способности и память, улучшая действие инсулина на мозг", — подчеркнул Стивен Малин.

Что если физическая активность станет таким же обязательным фактором лечения, как диета или медикаменты? Тогда профилактика деменции сможет начинаться задолго до появления симптомов. Даже короткие тренировки средней интенсивности могут оказаться достаточными для запуска клеточных механизмов защиты мозга.

Исследователи отмечают, что регулярные нагрузки укрепляют сосуды, ускоряют обмен веществ и повышают выработку нейротрофических факторов — белков, способствующих росту и восстановлению нейронов. Всё это вместе создаёт условия, в которых мозг стареет медленнее.

Как использовать результаты в повседневной жизни

Пока лекарства, имитирующие действие инсулина, находятся в разработке, учёные советуют использовать то, что уже доказано — физическую активность. Минимальный набор шагов доступен каждому:

1. Выбирать аэробные нагрузки - ходьбу, плавание, езду на велосипеде.

2. Заниматься не реже трёх раз в неделю, уделяя хотя бы 45-60 минут.

3. Следить за питанием - сочетание активности и сбалансированной диеты усиливает чувствительность к инсулину.

4. Измерять уровень глюкозы у людей старше 45 лет или с избыточным весом, чтобы вовремя обнаружить преддиабет.

Можно ли "перетренировать" мозг? Учёные отмечают, что чрезмерные физические нагрузки не дают большего эффекта: важна регулярность, а не интенсивность.