Учёные раскрыли тайную роль мозга в выносливости после спорта

Недавно в журнале Neuron появилась статья, которая кардинально меняет привычное представление о том, откуда берётся выносливость после физических нагрузок. Оказывается, не только мышцы трудятся на благо атлетов — мозг тут важен чуть ли не больше! Исследование, проведённое группой американских учёных под руководством профессора биологии и нейронауки Дж. Николаса Бетли (Университет Пенсильвании), Эрика Блосса (The Jackson Laboratory) и Кевина У. Уильямса (UT Southwestern Medical Center) показало: сразу после тренировки группа специфических нейронов в гипоталамусе даёт мышцам команду «адаптироваться и становиться круче».

Многие привыкли считать, что выносливость — дело чисто физиологическое: сердце качает, мышцы ноют, потом — адаптация. Но нет, дорогой читатель: мозг не только кивнул и отошёл в сторонку, а прямо-таки рулит процессом! Учёные подозревали, что ЦНС (центральная нервная система) здесь играет роль режиссёра, а не просто статиста. Для проверки этой догадки им понадобились мыши, генетика, мельчайшая оптика и, конечно, тетанический токсин.

Вся соль оказалась в нейронах с длинным названием «стероидогенные фактор-1» (SF1) в вентромедиальном гипоталамусе. Учёные выключили у некоторых мышей процесс передачи сигналов этими нейронами, введя тот самый токсин. Затем запустили зверьков на беговой дорожке... и выяснилось: вроде кислород употребляют, как все, но устали в три раза быстрее. Дальше интереснее: несмотря на обычную физиологию (мышцы и всё такое), у «молчащих» мышей исчезли привычные гены, которые должны запускаться после тренировки. То есть мозг сказал: «никаких апгрейдов!» — и мышцы не стали сильнее.

Настоящим ударом по мифам стало трёхнедельное испытание на выносливость. Обычные мыши бегали всё больше и больше, а те, чьи мозги «замолчали», ни на йоту не улучшили свои результаты. Даже когда обездвижили другие важные для выносливости гены, марафонцы быстро восстанавливали форму — если только гипоталамус работал штатно. Дополнительные наблюдения с помощью микро-микроскопов показали: соответствующая группа нейронов оживает не во время, а сразу после тренировки и с каждым разом реагирует всё сильнее (и их становится больше).

Когда учёные воздействовали на SF1-нейроны с помощью света (да, теперь можно на расстоянии выключать и включать мозговые цепи!), выяснилось: если после тренировки эти клетки вырубить на 15 минут — выносливость так и не появится. Зато если после бега гипоталамус немного стимулировать — рекорды неминуемы.

Важная оговорка: вся история пока только про мышей, хотя аналогичная гипоталамическая circuitry есть у всех млекопитающих, включая человека. Нельзя сказать, что мышцы теперь не важны — просто без разрешения от мозга апгрейда не будет, даже если убиться в спортзале. Остаётся вопрос: возможно ли открыть медицинские способы активации этих нейронов? Похоже, да — что может помочь тем, кто по медицинским причинам не может полноценно заниматься спортом.

Так что мозг — вовсе не телепассажир при занятиях фитнесом, а руководитель всего бала адаптаций. Возможно, именно тут лежит ключ к лечению метаболических заболеваний… А пока мы только в начале пути изучения этих процессов.