Уже доказано, что регулярные занятия плаванием способствуют улучшению памяти, когнитивных функций, иммунитета и настроения. Кроме того, плавание может способствовать восстановлению после перенесенного стресса и формированию новых нейронных связей в головном мозге.
Тем не менее, ученые все еще не могут до конца понять, каким образом и почему именно плавание стимулирует работу мозга наилучшим образом.
Будучи нейробиологом, специализирующимся на физиологии головного мозга, активным сторонником занятий спортом и мамой, летом я провожу много времени в местном бассейне. Я часто вижу, как дети радостно плещутся и плавают, пока их родители загорают на некотором расстоянии от них, и я сама много раз была тем самым родителем, который наблюдает за своим чадом, находясь на бортике бассейна. Однако, если больше взрослых людей поймут, какое воздействие плавание оказывает на когнитивное и психическое здоровье, возможно, они с большей охотой присоединятся к детям в бассейне.
Новые и более совершенные клетки головного мозга и нейронные связи
До 1960-х годов ученые считали, что число нейронов и синаптических связей в мозге человека является конечным и что, если клетки головного мозга повреждаются, восстановить их невозможно. Однако от этой гипотезы отказались, когда ученые начали получать массу данных об образовании нейронов — или нейрогенезе — в головном мозге человека и животных.
Теперь существуют убедительные доказательства того, что аэробные упражнения могут способствовать нейрогенезу и даже сыграть ключевую роль в восстановлении после ущерба, нанесенного нейронам и синаптическим связям, — как у млекопитающих, так и у рыб.
Данные исследований показывают, что одну из ключевых ролей в этих изменениях в мозге в ответ на физическую нагрузку играет повышение уровня белка, который называется нейротрофическим фактором мозга. Доказано, что нейронная пластичность, то есть способность мозга меняться, которую этот белок стимулирует, повышает уровень когнитивных функций, включая уровень обучаемости и памяти.
Результаты исследований с участием людей демонстрируют прочную связь между концентрацией нейротрофического фактора мозга в головном мозге и увеличением размера гипоталамуса — того участка мозга, который отвечает за обучаемость и память. Исследования также показали, что повышение уровня нейротрофического фактора мозга улучшают когнитивную деятельность и способствуют снижению уровня тревожности и депрессии. Между тем ученые наблюдают расстройства настроения у пациентов с более низким уровнем нейротрофического фактора мозга.
Аэробные упражнения также способствуют высвобождению специфических химических переносчиков, которые называются нейротрансмиттерами. Один из них — серотонин, который, когда его уровень в крови повышается, способствует снижению уровня тревожности и депрессии, а также улучшению настроения.
В ходе исследований на рыбах ученые наблюдали изменения в генах, ответственных за увеличение уровня нейротрофического фактора мозга и за повышение уровня образования дендритных шипиков (это отростки дендритов или удлиненные участки нервных клеток), уже после восьми недель физических упражнений — в сравнении с контрольной группой. Эти выводы дополняют данные исследований на млекопитающих, у которых, как выяснили ученые, нейротрофический фактор мозга повышает плотность нейронов в спинном мозге. Ученые выяснили, что эти изменения способствуют улучшению памяти, настроения и когнитивных функций у млекопитающих. Более высокая плотность помогает нейронам создавать новые связи и отправлять больше сигналов другим нервным клеткам. После получения этих сигналов связи еще больше укрепляются.
Но что особенного в плавании?
Ученые пока не знают, в чем секрет плавания. Однако они все ближе подходят к тому, чтобы это выяснить.
Всем давно известно о доказанном благотворном влиянии плавания на сердечно-сосудистую систему. Поскольку в плавании задействованы все крупные группы мышц, сердцу приходится усиленно работать, что улучшает кровообращение во всех тканях и органах. В результате формируются новые кровеносные сосуды — этот процесс называется ангиогенезом. Усиление кровообращения также приводит к выраженному высвобождению эндорфинов — гормонов, которые действуют как естественные обезболивающие во всем теле. Увеличение уровня эндорфинов в крови влечет за собой ощущение эйфории, которая часто возникает после занятий спортом.
Большинство исследований, призванных выяснить, как плавание влияет на мозг, проводились на крысах. Крысы — это хорошая лабораторная модель из-за их генетического и анатомического сходства с людьми.
В ходе одного исследования на крысах выяснилось, что плавание стимулирует те тракты мозга, которые отвечают за подавление воспаления в гиппокампе и препятствуют апоптозу, то есть смерти клеток. Исследование также показало, что плавание может способствовать выживанию клеток и уменьшать воздействие старения на когнитивные функции. Хотя у ученых пока нет возможности визуализировать апоптоз и выживание нейронных клеток у людей, они уже наблюдают сходные данные касательно воздействия плавания на когнитивные функции.
Один из наиболее любопытных вопросов — это вопрос о том, как именно плавание способствует улучшению краткосрочной и долгосрочной памяти. Чтобы выяснить, как долго могут сохраняться положительные эффекты, ученые заставляли крыс плавать в течение 60 минут ежедневно пять дней в неделю. Затем команда ученых проверила память крыс, заставив их проплыть через радиальный водный лабиринт с шестью рукавами, в одном из которых была спрятанная платформа.
Крысам дали шесть попыток для того, чтобы свободно поплавать и найти скрытую платформу. Спустя всего семь дней этих тренировок ученые увидели улучшения в показателях как краткосрочной, так и долгосрочной памяти — ученые основывались на количестве ошибок, которые крысы делали каждый день. Ученые предположили, что зафиксированное улучшение когнитивных функций может стать основой для того, чтобы использовать плавание для восстановления памяти и обучаемости у людей с нейропсихиатрическими заболеваниями.
Хотя разрыв между изучением крыс и исследованиями с участием людей весьма значительный, исследования с участием людей демонстрируют сходные результаты, свидетельствующие о том, что плавание стимулирует когнитивную деятельность в любом возрасте. К примеру, в ходе одного исследования, касавшегося воздействия плавания на ясность ума пожилых людей, ученые пришли к выводу, что те пожилые люди, которые занимаются плаванием, демонстрируют более высокий уровень внимания и быстроту мышления, нежели те, кто не плавает. Однако выводы, сделанные в результате этого исследования, являются ограниченными, поскольку его участников не выбирали непроизвольным образом, то есть те, кто занимался плаванием до начала исследования, вероятно, имели некоторое преимущество.
В рамках другого исследования ученые сравнили когнитивные показатели спортсменов, занимающихся «сухопутными» видами спорта, и пловцов в молодежной возрастной группе. Хотя само по себе погружение в воду не играет никакой роли, ученые выяснили, что 20 минут плавания брассом умеренной интенсивности повышает когнитивные функции в обеих группах.
Детям плавание тоже полезно
Очевидно, плавание способствует повышению показателей обучаемости и у детей.
Группа ученых недавно изучила связь между физической активностью и тем, как дети запоминают новые словарные слова. Ученые познакомили детей в возрасте от 6 до 12 лет с названиями неизвестных предметов. Затем ученые проверили точность узнавания этих слов детьми после трех разных упражнений — раскрашивание (занятие для отдыха), плавание (аэробное упражнение) и упражнения по типу кроссфита (тоже аэробная нагрузка) — в течение трех минут.
Ученые выяснили, что дети демонстрировали более высокую точность узнавания новых слов именно после плавания, тогда как результаты после раскрашивания и кроссфита оказались примерно одинаковыми и заметно ниже, чем после плавания. Это доказывает очевидное преимущество плавания перед другими видами аэробной нагрузки. Результаты этого исследования свидетельствуют о том, что плавание — даже в течение короткого промежутка времени — приносит огромную пользу детям и подросткам, стимулируя работу их мозга.
Пока ученым еще только предстоит определить, сколько по времени необходимо плавать, каким стилем и какие когнитивные механизмы плавание стимулирует. Но нейробиологи уже приближаются к тому, чтобы сложить все кусочки картины в единое целое.
Люди столетиями вели поиски источника молодости. Возможно, плавание — это самый короткий путь, доступный человечеству.