Фридайвинг в значительной степени реорганизует человеческий мозг

Фото из открытых источников

Лишение мозга кислорода крайне вредно для него. При недостатке кислорода, необходимого для выработки энергии, нейроны могут начать отмирать в течение нескольких минут, что быстро приводит к судорогам, потере сознания и, в самых крайних случаях, к смерти.

Область гиппокампа, имеющая форму морского конька, особенно уязвима к этой гипоксии. Она играет важную роль в формировании и сохранении воспоминаний, а также в нашей способности ориентироваться в окружающем мире.

Однако в этом мире есть люди, которые добровольно и неоднократно подвергают себя гипоксии.

Это фридайверы, занимающиеся экстремальным видом спорта, который заключается в задержке дыхания на несколько минут во время погружения на большую глубину.

Рекорд в этом отношении принадлежит хорватскому фридайверу Витомиру Маричичу, который задержал дыхание на дне бассейна на поразительные 29 минут и 3 секунды.

Однако, что удивительно, у этих спортсменов, по-видимому, не наблюдается ухудшения памяти, которое можно было бы ожидать при повторной гипоксии.

Теперь же группа исследователей под руководством нейробиолога Джулии Мико из Парижского университета Сакле, возможно, выяснила, как это произошло.

В ходе исследования с использованием методов нейровизуализации, проведенного с участием 17 фридайверов в течение семи месяцев тренировок, исследователи наблюдали за реорганизацией паттернов коммуникации в мозге каждого дайвера в системах, отвечающих за восприятие звуков, лобно-теменную область, сенсомоторную функцию, зрительную систему и мозжечок.

«Эти результаты свидетельствуют о том, что многократная добровольная гипоксия во время тренировок по фридайвингу связана с избирательной функциональной реорганизацией гиппокампа и крупномасштабных нейронных сетей головного мозга», — пишут исследователи в препринте, еще не прошедшем рецензирование, который размещен на bioRxiv. «Эта закономерность может отражать адаптивную нейропластичность, связанную с сохранением эпизодической памяти при периодическом воздействии гипоксии».

Гиппокамп особенно чувствителен к гипоксии из-за высоких энергетических потребностей.

Исследования показали, что кислородное голодание может нарушать нейрогенез — процесс образования новых нейронов, — и синаптическую пластичность — способность связей между нейронами адаптироваться в ответ на изменяющиеся условия.

Оба процесса важны для обучения и памяти, поэтому, возможно, неудивительно, что гипоксия также связывается с проблемами памяти, внимания и других когнитивных функций.

Однако предыдущие исследования фридайверов не выявили никаких признаков когнитивных нарушений, связанных с клинической гипоксией.

Заинтригованные этим, Мико и ее коллеги начали исследовать мозг и когнитивные способности фридайверов.

В их предыдущей работе, опубликованной в 2025 году, было установлено, что гиппокамп сохранил свою структуру в первозданном виде, без каких-либо нарушений эпизодической памяти.

Это навело исследователей на мысль, что, возможно, происходят какие-то адаптивные процессы…

Поскольку физические упражнения неизменно связаны с реорганизацией крупномасштабных нейронных сетей головного мозга, они решили внимательнее изучить, какие изменения происходят в головах фридайверов с течением времени.

Исследователи привлекли к участию 17 опытных фридайверов-любителей, все мужчины в возрасте от 27 до 55 лет, которые прошли семимесячный курс стандартизированной подготовки по фридайвингу.

В качестве контрольной группы они также привлекли 20 мужчин, не занимающихся фридайвингом, аналогичного возраста и происхождения. Важно отметить, что эти участники не вели малоподвижный образ жизни: они выполняли около пяти часов аэробных упражнений в неделю, что сопоставимо с тренировочной нагрузкой фридайверов.

До и после семи месяцев тренировок фридайверы проходили функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для измерения функциональной связности — паттернов синхронизированной активности, которые могут показать, какие области мозга работают согласованно.

Исследователи также хотели выяснить, что происходит с мозгом как во время нормального дыхания фридайверов, так и во время задержки дыхания, или апноэ.

В ходе каждого сканирования участники выполняли четыре раунда, каждый из которых состоял из апноэ длительностью до двух минут, за которым следовали 90 секунд нормального дыхания.

Затем исследователи смогли сравнить мозговую активность во время и после задержки дыхания и увидеть, как эти паттерны изменились после семи месяцев тренировок.

Дайверы также прошли тест на эпизодическую память, в ходе которого им показывали комбинации мест и жестов, а через 15 минут просили отличить комбинации, идентичные показанным, от похожих и совершенно новых.

Это позволило исследователям изучать не только изменения в связности головного мозга, но и то, связаны ли эти изменения с тем, насколько хорошо работала память у дайверов.

Исследователи, безусловно, обнаружили изменения, и они были отнюдь не незначительными.

После семи месяцев тренировок у фридайверов были обнаружены изменения в связности нейронных сетей, участвующих в когнитивном контроле, внимании, обработке сенсорной информации и движении.

В целом, связь между лобно-теменными областями и сенсомоторными, салиентными и зрительными сетями усилилась.

Но гиппокамп выполнял другую функцию.

После тренировки оба гиппокампа продемонстрировали более сильную связь с мозжечком — областью, роль которой в когнитивных функциях, таких как память, а также в координации движений, все чаще признается важной.

Одновременно с этим ослабевала связь между гиппокампом и сенсомоторными областями, особенно во время нормального дыхания фридайверов.

Исследователи полагают, что такое сочетание может отражать сдвиг от обработки внешней сенсорной и моторной информации к внутренним процессам, которые помогают сохранять память в условиях необычных физиологических нагрузок, связанных с фридайвингом.

Результаты тестов на память, по-видимому, подтверждают эту интерпретацию.

Среди фридайверов после тренировок у тех, у кого была более сильная связь между левым гиппокампом и мозжечком, наблюдалась лучшая способность различать похожие воспоминания и идентифицировать совершенно новые.

Между тем, у тех, у кого наблюдалась более слабая связь между правым гиппокампом и сенсомоторными областями, чаще отмечалась лучшая способность распознавать идентичные воспоминания. В совокупности это позволяет предположить, что повторная гипоксия связана с изменениями в связях гиппокампа с другими областями мозга, что может способствовать сохранению функции памяти.

Однако есть некоторые оговорки. Исследовательская группа, состоящая всего из 17 человек, не особенно велика, и к тому же все они были мужчинами.

И хотя фридайверов сканировали до и после тренировки, контрольную группу сканировали только один раз, что не позволяет с уверенностью утверждать, что именно фридайвинг вызвал эти изменения.

Тем не менее, полученные результаты интригуют. Они предполагают, что многократная контролируемая гипоксия может влиять на мозг совершенно иначе, чем непроизвольное кислородное голодание, связанное с болезнью или травмой.

Чтобы точно понять, как работает эта адаптация и можно ли в конечном итоге использовать её в медицинских целях, потребуется гораздо больше исследований.

«Помимо спорта, — заключают исследователи, — эти результаты открывают возможности для терапевтического воздействия на уязвимость гиппокампа, например, при старении, нейродегенерации или патологиях, связанных с гипоксией, посредством контролируемых парадигм гипоксической тренировки, разработанных для использования адаптивной нейропластичности».

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний