Дефекация, когнитивные функции и магний: как испражнение стало секретом успеха триатлетов

Дефекация и когнитивные функции: неожиданная связь, обнаруженная у элитных триатлетов
Новое исследование, опубликованное в журнале "Спортивная медицина и здоровье", предполагает, что дефекация может улучшить когнитивную производительность элитных спортсменов. Исследователи обнаружили, что участники быстрее выполняли сложное когнитивное задание, тест Струпа, после дефекации, чем в случае, если они не справлялись с естественными нуждами. Дополнительный прием магния, который помогает нормализовать стул, еще больше улучшил результаты.
Мотивация для этого исследования возникла из неожиданного наблюдения во время предыдущего эксперимента. Проводя ПЭТ-сканирование для измерения метаболизма глюкозы в организме, исследователи заметили, что область около прямой кишки показывала уровни потребления глюкозы, сопоставимые с таковыми в мозге.
Они подозревали, что сигнал был артефактом, вызванным накоплением глюкозы в мочевом пузыре. Однако трехмерная ПЭТ-визуализация подтвердила, что эта высокоактивная зона отличается от системы пищеварения. Поскольку глюкоза является основным источником энергии для нервной активности, открытие подняло интригующий вопрос: может ли эта область играть роль в когнитивных функциях?
Этот вопрос получил дальнейшую поддержку из клинических наблюдений. Исследования связывают запоры с нарушением исполнительных функций у пациентов с деменцией, что заставляет задуматься, не влияет ли здоровье прямой кишки на когнитивную производительность. Кроме того, исторические теории предполагают, что.enteric nervous system (вегетативная нервная система) — это сеть нейронов в кишечнике, которая могла функционировать как "первый мозг", развившийся до центральной нервной системы.
«Много лет назад мы провели ПЭТ-сканирование для измерения относительного потребления глюкозы в теле человека. Неожиданно мы заметили, что область под пупком показывала потребление глюкозы, сравнимое с мозгом (самым высоким в теле)," — объяснил автор исследования Чиа-Хуа Куо, профессор Тайпейского университета.
«Чтобы исследовать это дальше, мы выдвинули гипотезу о том, что манипулирование давлением в этой области может повлиять на когнитивные процессы, особенно на задания, основанные на оценке и принятии решений, а также на результаты физических упражнений.
В исследовании участвовали 13 элитных триатлетов в возрасте колледжа, которые прошли рандомизированное перекрестное испытание в трех условиях: без дефекации, добровольная дефекация без добавок и дефекация после приема магния. Дизайн исследования включал однедельный период вымывания между каждым условием, чтобы предотвратить остаточные эффекты. Участники придерживались контролируемой диеты и голодали в течение ночи перед каждой сессией, чтобы свести к минимуму влияние рациона. Тестирование проводилось утром, причем все участники мочились после пробуждения и принимали фиксированное количество воды перед дефекацией.
Чтобы оценить когнитивные функции, исследователи использовали тест Струпа — широко признанную меру исполнительной функции. Этот тест требует от участников быстрого определения цвета напечатанных слов, даже если само слово представляет собой другой цвет (например, слово "красный", напечатанное синим цветом). Тест бросает вызов выборочному вниманию и когнитивной гибкости, причем более быстрое время выполнения означает лучшее выполнение.
Чтобы изучить физиологические изменения, исследователи измерили распределение крови и уровень кислорода с помощью ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS). Датчики были размещены как на лобной части мозга, области, связанной с исполнительными функциями, так и в области под пупком, где в прежних ПЭТ-сканированиях было зарегистрировано наивысшее поглощение глюкозы. Сравнивая изменения в кровотоке и потреблении кислорода во время теста Струпа, исследователи стремились определить, влияет ли дефекация на когнитивные функции через физиологические механизмы.
Исследователи обнаружили доказательства того, что дефекация действительно улучшала когнитивную производительность. Участники быстрее завершали тест Струпа после дефекации по сравнению с теми, кто не испражнялся. В среднем времена завершения составили 27,1 секунды в условиях без дефекации, 24,4 секунды после добровольной дефекации и 23,4 секунды после дефекации с помощью магния. Каждый участник показывал лучшие результаты после приема магния, и большинство (69%) показывали лучшие результаты после дефекации без добавок. Это предполагает, что опорожнение прямой кишки само по себе способствует улучшению когнитивной производительности, при этом магний может усилить эффект.
«Наши выводы предполагают, что область прямой кишки играет неожиданную роль в быстром принятии решений», — рассказала Куо PsyPost.
«Снижение давления в этой области может улучшить когнитивные решения, потенциально открывая практические применения для умственной производительности."
Физиологические измерения предоставили дополнительные сведения. Несмотря на отсутствие значительных изменений в распределении крови к лобной части мозга, уровень кислорода в области под пупком снизился после дефекации, указывая на увеличение потребления кислорода в этой области во время выполнения когнитивной задачи. Эта схема предполагает, что эта область нижней части живота может играть активную роль в быстром когнитивном процессе.
«Мы обнаружили, что дефекация увеличивает потребление кислорода в области под пупком во время оценочных заданий, что указывает на возможную связь между активностью желудочно-кишечного тракта и когнитивной функцией», — говорит Куо.
Результаты ставят под сомнение традиционные предположения о том, что когниция находится исключительно в мозге. Вегетативная нервная система кишечника, часто называемая "вторым мозгом", содержит обширные нейронные сети, которые общаются с центральной нервной системой. Выводы этого исследования подразумевают, что активность прямой кишки может влиять на когнитивную эффективность, что потенциально объясняет, почему ощущения в этой области — часто описываемые как "интуиция" — связаны с инстинктивным принятием решений.
Но есть и ограничения, которые необходимо учитывать. Размер выборки был относительно мал, состоял всего из 13 элитных триатлетов. Будущие исследования должны проанализировать, возникают ли аналогичные эффекты в других популяциях, включая неспортсменов, пожилых людей и людей с расстройствами желудочно-кишечного тракта.
Кроме того, исследование не изучало долгосрочные эффекты добавок магния или влияет ли регулярное стуле на устойчивую когнитивную производительность. Дальнейшие исследования необходимы, чтобы определить, способствуют ли другие факторы, такие как состав микробиоты или подвижность кишечника, наблюдаемым эффектам.
Результаты также поднимают вопросы о более широкой роли вегетативной нервной системы в когнитивных процессах. Высокое поглощение глюкозы и увеличенное потребление кислорода в области под пупком предполагают, что эта область может выполнять ранее не распознанную функцию в быстром принятии решений. Будущие исследования с использованием нейровизуализационных технологий могут исследовать, коррелирует ли активность нейронов в этой области с конкретными когнитивными процессами.
Исследователи сейчас изучают альтернативные методы индукции дефекации, чтобы глубже понять взаимосвязь между активностью прямой кишки и когнитивными функциями. «В данный момент мы исследуем влияние дефекации, вызванной глицерином, чтобы изучить это явление», — говорит Куо.
Исследование «Дефекация после добавления магния улучшает когнитивную производительность у триатлетов» было написано Чен-Чан Вэй, М. Бреннаном Харрисом, Менгсином Е, Эндрю Никколсом, Ахмадом Альхатибом, Лутфией Дэви, Чи-Ян Хуаном и Чиа-Хуа Куо.