Нейробиологи обнаружили неизвестное благотворное влияние медленного бега на мозг

Фото из открытых источников

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Imaging Neuroscience, показывает, что даже десятиминутная медленная пробежка может улучшить настроение и повысить способность к концентрации. Исследование предполагает, что мягкое, ритмичное покачивание при беге с низкой интенсивностью оказывает ощутимое воздействие на области мозга, отвечающие за контроль над умственными функциями и эмоциональную регуляцию.

У человека долгая эволюционная история, связанная с бегом — формой движения, которая приносит значительную пользу физическому и психическому здоровью. Префронтальная кора головного мозга, область, расположенная за лбом и отвечающая за сложное мышление и контроль эмоций, особенно восприимчива к аэробным упражнениям.

Более ранние исследования показали, что различные виды активности могут стимулировать эту область мозга. Например, исследование 2014 года выявило, что даже очень легкое, не требующее больших усилий вращение педалей на велотренажере достаточно для активации префронтальной коры и улучшения концентрации внимания. Развивая эту концепцию, ученые позже обнаружили, что исследование 2021 года, в котором десятиминутная сессия бега умеренной интенсивности улучшала настроение и сильно активировала те же области мозга.

Однако умеренный бег может быть физически утомительным, повышая частоту сердечных сокращений до уровня, который может вызывать дискомфорт или стресс у пожилых людей или людей, не ведущих активный образ жизни. Это направление исследований заставило ученых задуматься, может ли самая легкая пробежка обеспечить те же преимущества для мозга и настроения без физической нагрузки.

Исследование возглавили профессор Хидеаки Соя из Института здоровья и спортивных наук Университета Цукуба и Рюта Кувамидзу из этого же университета, а также Чорфака Дамронгтай и его коллеги из лаборатории Соя. «Широко распространено мнение, что бег полезен для мозга, но исследований, сочетающих строгую нейровизуализацию со строго контролируемыми протоколами бега, было относительно немного, отчасти потому, что интенсивность упражнений гораздо легче контролировать на велосипеде», — рассказали Соя и Кувамидзу.

Исследователи хотели протестировать бег в контролируемых лабораторных условиях на самом низком уровне интенсивности, используя скорости, которые также можно использовать для ходьбы. «Если бы польза сохранялась при такой низкой интенсивности, бег мог бы стать доступным для людей, которые не могут или просто не хотят бегать интенсивно», — объяснили они.

Для оценки умственных способностей исследователи сосредоточились на исполнительных функциях — термине, обозначающем умственные навыки, помогающие людям концентрироваться, управлять временем и переключать внимание. Их особенно интересовало, могут ли физические особенности бега, такие как вертикальное покачивание головы при каждом шаге, влиять на воздействие этого упражнения на мозг.

Для изучения этого вопроса исследователи набрали 24 здоровых молодых человека. Каждый участник выполнил два отдельных задания в разные дни. Одно задание включало в себя спокойное сидение на беговой дорожке в течение десяти минут в качестве контрольного условия покоя, а другое задание включало бег на беговой дорожке в очень медленном темпе в течение десяти минут.

Исследователи подобрали скорость бега в соответствии с уровнем физической подготовки каждого участника, обеспечив при этом очень низкую интенсивность. Для мужчин, участвовавших в исследовании, это составляло в среднем около 5,5 км/час, а для женщин — около 3,8 км/час. Это скорости, при которых большинство людей могли бы комфортно ходить, но участникам было предписано сохранять беговую технику с небольшими шагами.

До и после каждого сеанса участники заполняли краткую анкету, оценивающую их настроение по двум параметрам: возбуждение и удовольствие. Они также выполняли компьютерное задание, называемое тестом Струпа, для измерения исполнительных функций. Тест Струпа просит участников посмотреть на слова, обозначающие цвета, например, слово «КРАСНЫЙ», напечатанное несовпадающим цветом, например, синими чернилами, а затем быстро определить цвет чернил, а не написанное слово. Это создает психологический конфликт, и дополнительное время, необходимое для правильного ответа, является показателем когнитивной интерференции.

Для наблюдения за активностью мозга исследователи использовали функциональную ближнеинфракрасную спектроскопию. Этот неинвазивный метод визуализации использует световые датчики, размещенные на коже головы, для измерения изменений уровня кислорода в крови в головном мозге. Поскольку физические упражнения могут вызывать изменения кровотока в коже и частоты сердечных сокращений, которые могут исказить эти показания, исследователи подождали пять минут после окончания пробежки, прежде чем измерять активность мозга.

В ходе отдельного двухминутного забега команда также прикрепила к головам участников небольшой датчик для измерения вертикального ускорения головы. Это позволило им зафиксировать ритмичные подпрыгивающие движения шагов участников.

Исследователи обнаружили, что десятиминутная медленная пробежка принесла ощутимую пользу по сравнению с периодом отдыха. Участники сообщили, что после очень легкой пробежки чувствовали себя более энергичными и испытывали более приятное настроение.

«Примечательно, что улучшение настроения было особенно сильным, что позволяет предположить, что медленный бег может быть особенно эффективен для улучшения самочувствия людей», — отметили исследователи. Они были удивлены, увидев, что улучшение настроения оказалось особенно выраженным по сравнению с тем, что они наблюдали при очень легкой интенсивности педалирования в своих предыдущих исследованиях.

Результаты выполнения теста Струпа также улучшились. После медленного выполнения задания участники быстрее реагировали на слова, обозначающие конфликтующие цвета, что свидетельствует о временном обострении их исполнительных функций и концентрации внимания.

Данные нейровизуализации подтвердили эти изменения в поведении. После медленного бега исследователи наблюдали повышение уровня кислорода в крови в определенных левых областях префронтальной коры во время выполнения участниками теста Струпа. Эти конкретные области, известные как дорсолатеральная префронтальная кора и фронтополярная область, активно участвуют в подавлении импульсов и управлении сложными задачами.

Проанализировав данные об ускорении головы, исследователи заметили интересную закономерность. Величина вертикальных колебаний, которые испытывал участник во время бега, положительно коррелировала с повышением его хорошего настроения. Это свидетельствует о том, что физическое ощущение ритмичного движения вверх-вниз может быть одним из механических факторов, делающих бег приятным.

«Примечательно, что это повышение уровня хорошего настроения коррелировало с величиной ускорения головы каждого бегуна, что позволяет предположить, что мягкий, покачивающийся ритм, характерный для бега, сам по себе может способствовать тому, почему бег доставляет удовольствие», — заявили исследователи. «Важно отметить, что это ускорение головы отражает ритмичное вертикальное движение всего тела, а не просто движение головы».

Практическая значимость исследования заключается в соотношении затрат и выгод, демонстрируя, что очень лёгкий, подходящий для ходьбы темп с очень низкой физиологической нагрузкой достаточен для достижения измеримых улучшений. «Если вы избегали бега, потому что он казался слишком сложным, медленный бег может стать очень доступным способом начать», — добавили Соя и Кувамидзу.

Полученные результаты согласуются с исследованием, опубликованным в 2023 году, которое показало, что десятиминутная тренировка очень низкой интенсивности расширяет зрачки и связана с повышенной активацией левой префронтальной коры и улучшением исполнительных функций. Текущие результаты также совпадают с исследованием, опубликованным в 2024 году, которое показало, что короткие периоды физической активности низкой интенсивности увеличивают приток крови к префронтальной коре, хотя в том более раннем исследовании изучались короткие движения за столом у детей без прямого измерения когнитивных способностей.

Как и в любом исследовании, следует учитывать несколько моментов. В эксперименте участвовала небольшая группа здоровых молодых людей, а это значит, что результаты могут отличаться в более старших возрастных группах или у людей с определенными заболеваниями.

«Пожалуйста, не воспринимайте это как утверждение „медленный бег лучше, чем интенсивный“ или как призыв ко всем перейти на медленный бег», — предупредили исследователи. «Для тех, кто любит быстрый или энергичный бег, это остается отличной формой упражнений для тела и мозга».

Они подчеркнули, что их точка зрения касается «нижнего», а не «верхнего» предела, показав, что измеримые преимущества бега для мозга могут проявляться уже при самой низкой интенсивности нагрузки.

В исследовании также использовалось оборудование для визуализации мозга, в котором отсутствовали каналы с коротким интервалом между ними — специализированные датчики, используемые для фильтрации поверхностного кровотока в коже головы. Хотя исследователи использовали специальные методы синхронизации и анализа для уменьшения этого шума, будущие исследования с использованием более совершенных датчиков могли бы помочь подтвердить, что наблюдаемые сигналы исходят исключительно из головного мозга.

Кроме того, исследователи сравнивали только бег с состоянием покоя. Поскольку они не включили в анализ ходьбу с той же скоростью, трудно полностью отделить эффекты бега от общих эффектов пребывания в вертикальном положении и движения.

Команда исследователей отметила, что взаимосвязь между ускорением головы и приятным настроением в настоящее время носит исследовательский и корреляционный характер, то есть причинно-следственная связь еще не установлена. «Прямо сравнивая бег и ходьбу, мы стремимся определить, способствует ли ритмичное вертикальное ускорение, характерное для бега, изменениям настроения и функций мозга», — заявили они.

В дальнейшем исследователи планируют протестировать медленный бег на группах населения, которым он может принести наибольшую пользу, включая пожилых людей, людей с низкой физической подготовкой и людей с симптомами депрессии. Они также надеются лучше понять нейронные механизмы, посредством которых медленный бег влияет на мозг, например, как он может задействовать связанные с возбуждением катехоламинергические системы — нейронные пути, включающие дофамин и норадреналин.

«Наша долгосрочная цель — сделать медленный бег научно обоснованной, легкодоступной ежедневной привычкой для поддержания психического и когнитивного здоровья на протяжении всей жизни», — пояснили они.

«Бег — одно из самых фундаментальных движений человека, и все же многие считают, что он не для них», — заключили Соя и Кувамидзу. «Мы начинаем думать, что медленный бег может быть чем-то большим, чем просто медленный бег. Это может быть форма передвижения, при которой мы двигаемся медленно, сохраняя при этом плавные, ритмичные вертикальные колебания, характерные для бега, и наслаждаемся приятной «вертикальной колеей», создаваемой этим ритмом».

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