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

Чего мы ждали от занятий физкультурой? Как, на наш взгляд, физические упражнения должны были повлиять на мозг здоровых, молодых и активных неврологов-старшекурсников из Нью-Йоркского университета? Ответ на этот вопрос вытекает из результатов исследований, которые я описывала раньше: влияния бега в колесе на нейрогенез в гиппокампе крыс.

Вообще, это направление исследований отличается интересной и противоречивой историей – она восходит еще к 1960-м годам. Потребовались немалые усилия, чтобы убедить людей: нейрогенез во взрослом мозге возможен. Долгое время считалось, что после достижения зрелости новые нейроны в мозгу человека уже не рождаются. Эта мысль прочно укоренилась в умах ученых и была широко распространена в нейробиологическом сообществе вплоть до середины 1990-х гг. Хотя еще в конце 1970-х пара исследователей из Бостонского университета опубликовала первые свидетельства того, что в мозге взрослой крысы могут рождаться новые нейроны.

К несчастью, в тот момент уверенность, что взрослый мозг – это застывшая система, прочно господствовала в ученой среде. Поэтому то раннее исследование не произвело особого впечатления. Гораздо позже, чуть ли не через 20 лет, появилась сразу целая серия исследований с использованием более современных (и более убедительных) подходов. Ее результаты показали, что блестящие новенькие нейроны исправно производятся и в зрелом возрасте – как в гиппокампе, так и в обонятельной луковице. В 1998 году международная команда ученых из Швеции и США представила первые прямые доказательства нейрогенеза в гиппокампе взрослого человека. Это было сделано весьма хитрым способом. О том, что в мозге крысы произошло рождение новых нейронов, вы узнаете, если только принесете животное в жертву. Для этого надо предварительно сделать в его мозг инъекцию вещества под названием BRDU, или бромдезоксиуридина. Это вещество накапливается только в недавно разделившихся клетках. В гиппокампе мозга взрослой крысы многие клетки оказались им помечены. Шведские и американские ученые вспомнили, что BRDU часто используют для наблюдения за ростом клеток раковой опухоли, и группе онкобольных также ввели BRDU. Затем исследователи получили у этих людей разрешение исследовать их мозг после смерти. В результате выяснилось, что в гиппокампе взрослых людей, как и в гиппокампе крыс, тоже имеются помеченные BRDU клетки (не забывайте, что у человека два гиппокампа – один в правом, другой в левом полушарии). Таким образом удалось установить, что у взрослых людей, как и у взрослых крыс, в гиппокампе рождаются новые нервные клетки.

Именно на этом вопросе мы собирались сосредоточиться при изучении моего нового курса «Могут ли физические упражнения изменить мозг?». То есть может ли повышенная аэробная активность занятий интенсати, которые я буду вести, усилить нейрогенез в гиппокампе моих студентов – и вследствие этого улучшить функцию их памяти? Известно, что физические упражнения улучшают когнитивные функции пожилых людей, а мы знаем, что нейрогенез с возрастом ослабевает. Мы собирались проверить идею о том, что у моих юных студентов уровень нейрогенеза, благодаря физическим упражнениям, тоже повысится, и они получат хороший шанс извлечь пользу из усиленных аэробных упражнений. Мы не собирались наблюдать их нейрогенез непосредственно и рассчитывали измерить его косвенным образом по результатам когнитивных тестов. Их выполнение зависит от функции тех отделов мозга, где рождаются новые нейроны. Именно это мы и собирались проверить.

фМРТ

фМРТ – это функциональная магнитно-резонансная томография. Как и стандартное структурное МРТ-сканирование (см. рамочку в главе 2), фМРТ проводится внутри большого магнита и в данном случае регистрирует изменение кровотока, связанное с потреблением энергии мозгом. Мы знаем, что когда какая-то часть мозга активна, поток крови к этому месту увеличивается. Кроме того, в участках мозга с повышенной активностью насыщенная кислородом кровь превращается в бескислородную (мозг – самый активный потребитель кислорода в человеческом теле). фМРТ определяет меру активности в конкретной области мозга по косвенным признакам: по изменениям кровотока и уровню насыщенности крови кислородом. Это самый распространенный инструмент измерения активности человеческого мозга.