Странная девочка, которая влюбилась в мозг. Как знание нейробиологии помогает стать привлекательнее, счастливее и лучше

Но затем нейробиологи начали задумываться: а что именно в обогащенной среде вызывает эти поразительные изменения в мозге? Может быть, игрушки? А может, компания других крыс, с которыми можно играть? Ученые систематически стали проверять все факторы и обнаружили среди них тот, который вносил свой вклад практически во все изменения, связанные с обогащенной средой. Этот фактор – физическая активность. Достаточно было обеспечить крысам доступ к колесу, в котором они могли вдоволь побегать, – и ученые получали большую часть изменений, характерных для обогащенной среды. Эти исследования на грызунах показали нам, как физическая активность влияет на мозг на молекулярном, клеточном, контурном и поведенческом уровнях.

Сегодня мы знаем, что сама по себе физическая активность способна удвоить скорость нейрогенеза в гиппокампе крыс. Это происходит благодаря увеличению числа новых «рождающихся» нейронов, повышения их выживаемости (многие новые клетки тут же гибнут), а также из-за стимулирования дифференциации этих новых клеток в зрелые клетки мозга. Новые клетки рождаются не по всему гиппокампу, а только в одном конкретном подотделе, известном как «зубчатая извилина». Когда я это прочла, мне захотелось тут же пойти в спортзал и как следует поработать! Кроме всего прочего, физическая активность у крыс увеличивает и число особых наростов на дендритах (ветвистых структурах, с помощью которых нейрон получает информацию) нейронов зубчатой извилины. Формой они напоминают почки и известны как дендрические шипики. Увеличивается также суммарная длина, сложность и плотность шипиков их дендритов. Неудивительно, что объем зубчатой извилины становится больше с увеличением физической активности. Плотность шипиков в других областях гиппокампа и прилегающей энторинальной коре (которую я изучала в аспирантуре) при повышении физической активности также значительно увеличивается. Шипики – это места, где аксон другого нейрона контактирует с дендритом. То есть чем больше на дендрите шипиков, тем больше связей может быть у данного нейрона. Исследования подтвердили, что есть еще одно функциональное изменение, для появления которого достаточно только физической активности. Речь идет о росте новых кровеносных сосудов по всему объему мозга (включая и гиппокамп) – и это происходит в результате тренировок. Такой процесс называется ангиогенезом.

Физиологические свойства гиппокампа грызунов также изменяются в результате физической активности. Этот феномен известен как «долговременная потенциация синаптической передачи» (LTP). LTP – это длительное изменение электрического обмена между двумя группами нейронов. Его можно исследовать, стимулируя электрическим током связи между двумя группами клеток гиппокампа. Если простимулировать пути в гиппокампе частыми импульсами тока, то реакция этих путей на слабый электрический сигнал усилится по сравнению со спокойным периодом. LTP (долговременная потенциация синаптической передачи) считается основным клеточным механизмом обучения и памяти. В мозгах крыс, которых заставляют заниматься «спортом», это явление выражено ярче. Не исключено, что ключевой фактор описанного эффекта – повышение нейротрофического фактора мозга (BDNF): ведь мы знаем, что BDNF тоже может усиливать LTP. Но BDNF – не единственный фактор, который повышается в результате физических упражнений. Как я уже упоминала в главе 4, кроме анатомических и физиологических изменений, физическая активность также повышает мозговые уровни серотонина, норадреналина и дофамина, а также эндорфинов.