Как омолодить мозг на полгода? Исследование

Еще в  2011 году нейробиолог Кирк Эриксон опубликовал результаты исследования 120 пожилых людей, у которых после годичного курса регулярных аэробных упражнений на 2% вырос гиппокамп — структура мозга, отвечающая за память. В норме после 55 лет гиппокамп теряет от 1 до 2% объема ежегодно. Год тренировок не просто остановил потерю, а повернул вспять процесс, который считался необратимым.

Суть эксперимента

Если аэробные тренировки так эффективны, можно ли использовать их для торможения старения мозга в том возрасте, когда изменения еще не так заметны? 

Чтобы ответить на этот вопрос, команда Эриксона организовала новое исследование с участием 130 здоровых взрослых в возрасте от 26 до 58 лет. Их случайным образом разделили на две группы. В контрольной группе испытуемые продолжали вести малоподвижный образ жизни. В основной — целый год занимались аэробными упражнениями: ходили и бегали на беговой дорожке, крутили педали на велотренажере, занимались на эллиптическом тренажере, степпере или гребном тренажере. Два часовых занятия в неделю проходили в лаборатории под наблюдением, еще полчаса — дома; в сумме около 150 минут в неделю. Именно такую нагрузку рекомендует Американская коллегия спортивной медицины всем здоровым взрослым в возрасте от 18 до 65 лет. 

До и после эксперимента всем участникам сделали МРТ, а затем алгоритм машинного обучения оценил «возраст мозга» по совокупности структурных признаков: объему серого вещества, толщине коры, размеру желудочков и другим параметрам. Все эти показатели меняются с возрастом по определенной схеме: серое вещество убывает, прежде всего, в префронтальной коре, которая отвечает за планирование и рабочую память, и в височных долях, включая гиппокамп; кора истончается, что означает потерю синаптических связей; желудочки расширяются, занимая пространство отмершей нервной ткани. Практически это проявляется в виде замедления мышления, ухудшения памяти, снижения способности концентрироваться и учиться новому. 

По этим параметрам мозг у тренировавшихся к концу года выглядел примерно на семь месяцев моложе возраста, зафиксированного на старте эксперимента. У людей в контрольной группе мозг за этот же срок постарел в среднем на 0,35 года. Суммарная разница между группами составила почти год. 

Загадочный эффект

Самое интригующее в этом исследовании — не сам эффект, а его необъяснимость. Эриксон и его коллеги проверили четыре фактора, которыми могло быть обусловлено омоложение мозга: 

• общее улучшение физической формы, 
• нормализацию давления, 
• снижение массы тела,
• повышение уровня белка BDNF, отвечающего за рост и пластичность нейронов. 

Ни один из них статистически не объяснял эффект. Тренировки явно что-то сделали с мозгом, но что именно — непонятно. «Мы ожидали, что улучшение физической формы или нормализация давления объяснят результат, но этого не произошло, — говорит ведущий автор исследования Лу Вань. — Возможно, упражнения действуют через механизмы, которые мы пока не изучали». 

Есть несколько потенциальных механизмов, которые могут запускать аэробные тренировки. И некоторые из них открыты совсем недавно.

Один из них связан с так называемыми экзеркинами — молекулами, которые мышцы, печень, жировая ткань и тромбоциты выделяют в кровь в ответ на физическую нагрузку. Сейчас накоплено достаточно данных о том, что экзеркины способны проникать через гематоэнцефалический барьер и воздействовать на мозг — стимулировать нейрогенез и запускать рост новых сосудов. Среди экзеркинов особое внимание привлекает белок иризин. В экспериментах на животных он подавлял нейровоспаление, которое считается один из ключевых факторов, ускоряющих старение мозга.

Другой кандидат — лактат, побочный продукт мышечной работы, вызывающий характерное жжение в мышцах после интенсивной нагрузки. Норвежские исследователи обнаружили, что лактат, попадая в мозг, стимулирует рост новых кровеносных сосудов. Причем этот эффект особенно выражен в зубчатой извилине гиппокампа — одной из немногих областей мозга, где нейрогенез продолжается и во взрослом возрасте: здесь на протяжении всей жизни образуются новые нейроны, и именно от них зависит способность формировать новые воспоминания.