Цена выносливости: во время марафона мозг может «поедать» сам себя

Марафон — это не только проверка выносливости организма, но и серьезное испытание для мозга. Когда тело израсходовало запасы глюкозы, оно переключается на жиры. Но что происходит с мозгом в условиях энергетического дефицита, почти не изучено. Ученые из университетов Страны Басков, Барселоны и Андалусии решили посмотреть, как меняется мозг марафонца, и обнаружили неожиданный эффект: через сутки после забега в нем становится меньше миелина. Это вещество покрывает отростки нейронов и помогает ускорять передачу сигналов. Оно на 70–80% состоит из жира, и, возможно, в условиях стресса мозг начинает использовать его как топливо.

Как проводилось исследование

Это пилотное исследование с небольшой выборкой: участие приняли 10 опытных марафонцев — восемь мужчин и две женщины в возрасте от 45 до 73 лет. Все были здоровы, не имели неврологических заболеваний и регулярно бегали. Мозг каждого участника сканировали на МРТ четыре раза,

• за один-два дня до марафона; 
• через 24–48 часов после финиша; 
• у двоих — спустя две недели после забега;
• у шестерых — через два месяца после финиша. 

Чтобы отследить изменения в уровне миелина, использовали метод myelin water imaging (MWI) — неинвазивный способ, основанный на МРТ. Он измеряет так называемую фракцию миелиновой воды (MWF) — это доля воды, находящейся между слоями миелина, жировой оболочки, покрывающей аксоны. Это надежный, хотя и косвенный маркер плотности миелина. Метод достаточно чувствительный, чтобы отследить даже небольшие изменения.

Каждую МРТ-сессию проводили по одной и той же методике, на одном и том же оборудовании, чтобы исключить технические погрешности. В дополнение к MWF, оценивали общий объем мозга, объемы белого и серого вещества, желудочков, мозжечка и других структур. Это позволило исключить влияние обезвоживания или сжатия тканей на результаты. Также были рассчитаны изменения содержания воды в разных зонах мозга, чтобы убедиться, что снижение миелина не объясняется локальными колебаниями водного баланса. Анализ проводили вслепую, без информации о том, на каком этапе был сделан тот или иной снимок.

Что показали результаты

После марафона в мозге действительно происходят изменения, затрагивающие миелиновую оболочку, причем эти изменения были двусторонними и затрагивали одни и те же зоны в обоих полушариях.

• Через один-два дня после забега уровень миелина (по данным MWF) снижался в среднем на 10–28% в отдельных участках белого вещества. Хотя такие колебания не вызывают необратимых последствий, они могут временно снижать скорость обработки информации и координацию движений.
• Больше всего изменений зафиксировано в зонах, отвечающих за движение, равновесие, сенсорную обработку и эмоциональную регуляцию, — включая кортикоспинальный путь, мозжечковые ножки и лучистый венец.
• Объемы мозга и содержание воды в тканях оставались стабильными, поэтому снижение миелина не объяснялось обезвоживанием или сжатием тканей.
• Уровень миелина начинал восстанавливаться уже через две недели и полностью возвращался к норме через два месяца. 

Что это значит

Авторы называют это явление метаболической миелиновой пластичностью. Они предполагают, что в условиях нехватки глюкозы мозг может временно использовать липиды из миелина как источник энергии. Это не разрушает весь изоляционный слой, а затрагивает только часть волокон и постепенно восстанавливается. 

Эта гипотеза пока предварительная. Метод MWI дает косвенные, хотя и достоверные оценки уровня миелина, а выборка была небольшой. Чтобы подтвердить эти наблюдения и понять, насколько они универсальны, необходимо провести более масштабное исследование. Возможно, это один из механизмов самозащиты мозга и способ сохранить функции за счет временного перераспределения ресурсов.