Ćwiczenia zwiększają moc mózgu — neurobiolodzy nie wiedzą jak

Mój neurolog ojciec zawsze szybko przyznawał, że pomimo dziesięcioleci badań nad mózgiem nadal nie wiedział, w jaki sposób pewne wybory dotyczące stylu życia i codzienne nawyki poprawiają lub pogarszają wydajność poznawczą.

Jako sportowiec na uczelni tata dowiedział się anegdotycznie, że ćwiczenia i dobry sen pomogły mu lepiej myśleć i ułatwiły Maksymalna wydajność na egzaminach. Ale później, po ukończeniu szkoły medycznej, przeprowadził eksperymenty na zwierzętach, mające na celu określenie, jak rzeczy się mają ćwiczenia i sen wpływały na określone funkcje mózgu, jego badania często rodziły więcej nowych pytań niż odpowiedzi.

Nowe badania na ludziach (Williams i in., 2023) na temat wpływu ćwiczeń aerobowych o umiarkowanej intensywności i braku snu na funkcje poznawcze, odpowiada na kilka pytań, ale także podaje w wątpliwość powszechnie panujące przekonanie, że zwiększony poziom tlenu w korze przedczołowej podczas ćwiczeń cardio jest główną siłą napędową poprawy sprawności fizycznej wywołanej wysiłkiem fizycznym. funkcja wykonawcza. To w prasie

Fizjologia i zachowanie Artykuł został udostępniony w Internecie 17 listopada.

20 minut ćwiczeń cardio wystarczy, aby zwiększyć wydajność poznawczą

W tym dwutorowym badaniu uczestnicy wykonywali testy poznawcze oceniające różne aspekty funkcje wykonawcze w różnych warunkach, w tym przy braku wystarczającej ilości snu i wykonywaniu ćwiczeń cardio w komorze hipoksycznej z bardzo małą ilością tlenu, która imituje warunki panujące na dużych wysokościach.

Zgodnie z oczekiwaniami, ćwiczenia uległy poprawie poznawanie niemal w każdej sytuacji. Co ciekawe, małe dawki (20 minut o umiarkowanej intensywności) ćwiczeń aerobowych mogą zrekompensować niższe wyniki w zadaniach poznawczych spowodowane brakiem snu.

Chociaż u większości osób zwiększone stężenie tlenu w korze przedczołowej wiązało się z lepszą wydajnością poznawczą, nawet u osób doświadczających ostrego niedotlenienia a ich mózg był pozbawiony tlenu podczas wykonywania ćwiczeń aerobowych o umiarkowanej intensywności, wiele osób nadal radziło sobie lepiej z zadaniami poznawczymi, niż gdyby siedzieli Nadal. „Niezależnie od snu czy stanu niedotlenienia, funkcje wykonawcze poprawiają się podczas ostrego wysiłku fizycznego o umiarkowanej intensywności” – wyjaśniają autorzy.

Dotlenienie mózgu podczas ćwiczeń cardio nie jest potrzebne do wzmocnienia funkcji wykonawczych

Podobnie jak nowe odkrycie w laboratorium mojego ojca często odkrywało nowe niewiadome, najnowsze badanie (2023) przeprowadzone przez Williamsa i wsp. pokazuje, że zaledwie 20 minut ćwiczeń może zwiększyć wydajność poznawczą nawet po źle przespanej nocy, ale Wyniki badań sugerują również, że zwiększone dotlenienie mózgu podczas ćwiczeń cardio nie jest jedynym sposobem, w jaki ćwiczenia stymulują mózg moc.

To badanie nad niedotlenieniem stanowi uzupełnienie coraz większej liczby dowodów sugerujących, że wbrew powszechnemu przekonaniu jest ono wywołane wysiłkiem fizycznym Samo dotlenienie kory nie wyjaśnia, dlaczego aktywność aerobowa o umiarkowanej intensywności poprawia wydajność funkcjonować.

„Jedna z potencjalnych hipotez wyjaśniających, dlaczego ćwiczenia poprawiają funkcje poznawcze, wiąże się ze wzrostem mózgowego przepływu krwi i natlenienia; Jednak nasze ustalenia sugerują, że nawet jeśli ćwiczenia były wykonywane w środowisku o niskim poziomie tlenu, uczestnicy tak robili nadal jest w stanie lepiej wykonywać zadania poznawcze niż w stanie spoczynku w tych samych warunkach” – wyjaśnił Thomas Williams w listopadzie 2023 Informacja prasowa.

W swojej ostatniej pracy Williams i współautorzy podkreślają, że chociaż kora przedczołowa (PFC) jest często uważana za główny obszar mózgu związany z funkcjami wykonawczymi, solidne wyniki poznawcze nie zależą wyłącznie od PFC. Twierdzą raczej, że optymalizacja funkcji wykonawczych jest „produktem szeregu szeroko skoordynowanych procesów rozmieszczone w korowych i podkorowych obszarach mózgu, połączone szeregiem złożonych sieci neuronowych sieci.”

Naukowcy twierdzą, że mimo że niedotlenienie zmniejsza natlenienie kory przedczołowej podczas aktywności aerobowej spekulują, że inne obszary mózgu mogą kompensować niedostateczną wydajność płatów czołowych tlen. To powiedziawszy, neurobiolodzy nie są do końca pewni, w jaki sposób różne obszary mózgu kompensują odtlenienie kory mózgowej, gdy ktoś wykonujący ćwiczenia cardio doświadcza ostrego niedotlenienia.

Najnowsze odkrycia Williamsa i wsp. pokrywają się z innym niedawnym badaniem na ludziach (Moriarity i in., 2019), które wykazało, że chociaż ćwiczenia aerobowe o umiarkowanej intensywności zwiększały utlenowanie przedczołowe, posiadanie większej ilości tlenu w korowych obszarach mózgu niekoniecznie wiązało się z poprawą funkcji poznawczych wydajność.

W rzeczywistości naukowcy odkryli, że ćwiczenia o większej intensywności (które dostarczały więcej tlenu do płatów czołowych mózgu) wiązały się z wolniejszą szybkością przetwarzania i zmniejszeniem płynna inteligencja wyniki testu.

Cardio wzmacnia obwody mózgowo-móżdżkowe

Inne badania dotyczące tego, jak ćwiczenia zwiększają moc mózgu, sugerują, że umiarkowana lub energiczna aktywność fizyczna (MVPA) poprawia łączność funkcjonalną między płatami czołowymi a móżdżkiem. Wzmocnienie obwodów nerwowych między obszarami korowymi i podkorowymi może pomóc całemu mózgowi w wspólnej pracy w celu lepszej koordynacji procesów myślenia.

Oprócz dotlenienia kory mózgowej poprawiona została funkcjonalna łączność między móżdżkiem a mózgiem może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób rytmiczne ćwiczenia aerobowe poprawiają funkcje wykonawcze niezależnie od niedotlenienia status. (Widzieć "Obwody mózgowo-móżdżkowe przypominają nam: wiedza to za mało")

Kilka lat temu badacze (np.Li i in., 2019) odkryli, że 30 minut ćwiczeń aerobowych zmieniło rolę prawej półkuli móżdżku podczas wykonywania prostych zadań wykonawczych. Jak wyjaśniają Lin Li i współautorzy: „Jest prawdopodobne, że intensywne ćwiczenia mogą zmienić wzór połączeń funkcjonalnych między pętle i obszary związane z poznaniem kory przedczołowej, a tym samym dalszą poprawę wykonywania funkcji wykonawczych ćwiczenia."

Wiadomość na wyciągnięcie ręki: potrzebne są dalsze badania

Do niedawna powszechnie uważano, że zwiększone utlenienie kory przedczołowej jest głównym sposobem, w jaki aktywność aerobowa o umiarkowanej intensywności poprawia wydajność poznawczą. Góry dowodów sugerują, że zwiększenie tlenu w płatach czołowych poprzez ćwiczenia cardio zwiększa moc mózgu. Jednak najnowsze odkrycia (2023) sugerują również, że samo dotlenienie mózgu nie wyjaśnia, dlaczego ćwiczenia poprawiają funkcje wykonawcze.

Konieczne są dalsze badania neurologiczne, aby zidentyfikować wszystkie mechanizmy neuronowe związane z ćwiczeniami dotlenienie kory przedczołowej w celu poprawy funkcjonalnej łączności mózgowo-móżdżkowej – co może pobudzić mózg moc. Mamy nadzieję, że przyszłe badania wyjaśnią rolę, jaką obszary korowe i podkorowe, takie jak móżdżek, odgrywają we wzroście wydajności poznawczej związanym z ćwiczeniami.