За последние десятилетия многочисленные исследования показали положительный эффект аэробных тренировок на умственные способности на протяжении всей жизни (1, 2, 3, 4). Особенно важные последствия отмечены для стареющего мозга. Польза от них неоспорима — как для здоровых людей, так и для страдающих нейродегенеративными заболеваниями вроде болезни Альцгеймера. Но несмотря на растущий интерес к бегу в терапевтических целях, до сих пор наука не совсем хорошо понимает механизмы, за счёт которых так сильно улучшаются когнитивные способности человека. К тому же исследования показывают большую разницу в результатах в разных экспериментах.
Одна из причин отсутствия ясного понимания механизмов воздействия аэробных упражнений на когнитивные способности — отсутствие теоретической модели такого воздействия, считают американские исследователи из Университета Аризоны. Поэтому они поставили задачу создать такую модель и разобраться в причинах индивидуальных различий влияния аэробных упражнений. Это важно для создания более эффективных индивидуальных тренировочных программ.
Для создания новой модели учёные применили эволюционный неврологический подход. Они объясняют, как физическая активность действует на мозг, с точки зрения эволюции человека. Учёные предполагают, что тренировки напрямую связаны с когнитивными способностями, поскольку в результате эволюции человек примерно 2 млн лет назад приспособился к модели собирательства, в которой двигательный контроль, память, пространственная навигация и принятие решений сочетаются с высоким уровнем аэробной физической нагрузки. Простыми словами, наши предки все были атлетами с продвинутой выносливостью. Они постоянно двигались, бегали и ходили, накручивая за день многие десятки километров.
«Мы думаем, что наша физиология реагировала на это увеличение уровня физической нагрузки, и эти физиологические адаптации затрагивали всё, начиная с вашей костей и мышц, видимо, до самого мозга, — говорит Дэвид Райхлен (David Raichlen), доцент Школы антропологии в Колледже социальных и поведенческих наук при Университете Аризоны. — Довольно странно думать, что движение вашего тела должно влиять на мозг таким способом — что упражнения оказывают некое положительное влияние на структуру мозга и его функционирование — но если вы подумаете об этом с эволюционной точки зрения, то начнёте складывать кусочки головоломки вместе и поймёте, почему система адаптивно реагирует на вызовы и стрессы, связанные с упражнениями».
Используя концепции эволюционной медицины, исследователи предлагают новую Модель адаптивной производительности (Adaptive Capacity Model, ACM), которая объясняет, почему физические упражнения защищают мозг на протяжении всей жизни. Ключевые элементы этой концепции указаны на иллюстрации вверху и подробно разъясняются на схеме внизу.
По мнению учёных, в случае малоактивного образа жизни, привычного для современного общества, мозг приспособляется и снижает когнитивные способности, подчиняясь наиболее энергоэффективной стратегии. С возрастом это ведёт к атрофии мозга.
Авторы научной работы очертили круг специфических областей умственной деятельности, которые связаны с активным физическим поиском пищи и принятием решений. Они считают, что эту модель можно считать фундаментом для современных более продвинутых исследований, которые смогут помочь сохранить умственные способности человека на протяжении всей его жизни.
Вдобавок, эта модель помогает объяснить, почему предыдущие исследования влияния аэробных упражнений на когнитивные способности показывали такие разные результаты. Причина в разнице когнитивных задач, которые ставили перед испытуемыми, а также интенсивности и времени выполнения физических упражнений — эти факторы являются критически важными и влияют на результаты выполнения тестов.
«Поиск пищи является невероятно сложным когнитивным поведением, — говорит Райхлен. — Вы передвигаетесь по ландшафту, вы используете память не только для принятия решений, куда пойти, но также для нахождения обратного пути, вы обращаете внимание на окружающую обстановку. Это многозадачный процесс на протяжении всего пути, потому что вам нужно принимать решения и в то же время следить за окружающей действительностью, и одновременно контролировать свою двигательную активность по пересечённой местности. Если сложить всё вместе, то получаются сложные многозадачные усилия».
Эволюционная история человека показывает, что все мы — атлеты. И если не поддерживать активность на должном уровне, то тело будет адаптироваться к новому низкоэнергетическому режиму. В том числе будет адатироваться и мозг, снижая свою функциональную готовность, говорят учёные. Они рекомендуют интенсивные аэробные нагрузки, постоянно передвигаясь по новым маршрутам. Новое окружение обеспечивает дополнительную разминку для мозга.
Научная работа опубликована в июльском номере журнала Trends in Neurosciences (doi:10.1016/j.tins.2017.05.001, pdf).
Комментарии (38)
Nakosika
27.06.2017 23:02Эффект очень прост — офисный работник целый день тупит в точку, находящуюся на 35 см от носа, потом идет домой погруженный в мысли, а когда приходит то начинает тупишь туда же или в телефон, заодно переругиваясь с женой/мужем, если он/она отвлекает его от этой точки.
А банальное переключение внимания во время пробежки работает круче любого кофе. Можно даже просто ходить и таращиться по сторонам на самом деле.
Но этого не понять и не объяснить с физиологической точки зрения. У физиолога все должно быть материально чтобы пощупать — ага, щас. Так тебе мысль и далась. В лучшем случае побочные эффекты на электродах поймать можно.
Deerenaros
28.06.2017 00:06А вы не думали, что это наоборот — мысль есть побочный эффект изменений возбуждённости нейронных клеток посредством изменения электропотенциала?
Nakosika
28.06.2017 00:54-3Думал. Фигня получается. Мысль быстра и точна, особенно когда в хорошей форме. Я легко могу запустить у себя в голове кусок программы из нескольких десятков тысяч строк, как и многие другие гроссмейстеры разработки ПО. На сколько мне известно, в мозге нет устройств, которые могли бы работать с такой скоростью. Синапсы передают импульсы со смехотворно малой скоростью, мне как специалисту по вычислениям, общепринятая теория кажется невероятной.
А в философском смысле реакцию машины на светофор можно конечно объяснить тем что там педали как-то сами переключаются, особенно если это Тесла, но я допускаю идею что там все-таки кто-то сидит и рулит.
MahMahoritos
28.06.2017 09:07+3Я легко могу запустить у себя в голове кусок программы из нескольких десятков тысяч строк
Вполне ведь очевидно, что вместо просчитывания КАЖДОЙ машинной команды мозг использует абстракции, которые описывают, как должна работать программа. Мне, будучи водителем, достаточно представлять конечную связку, как нажатие педали газа влияет на ускорение автомобиля. Я никогда не моделирую в голове последовательность «нажатие электронной педали газа» — «интерпретация положения педали в ЭБУ двигателя» — «подача сигнала на ТНВД» — «перемещение регулятора подачи топлива внутри ТНВД» — «увеличение подачи топлива в цилидр» — «возрастание давления выхлопных газов внутри цилиндра» — «увеличение силы, воздействующей на коленвал» и т.д., дальше мне надоело расписывать. Это при том, что в реальности последовательность еще сложнее, можно, например, на полэкрана расписать последовательность выполнения тактов процессора ЭБУ двигателя или сложный процесс воспламенения обогащенной (в момент, когда топлива подаем уже больше, а обороты еще не повысились) топливной смеси в цилиндре.
Синапсы передают импульсы со смехотворно малой скоростью, мне как специалисту по вычислениям, общепринятая теория кажется невероятной
Эффект Даннинга — Крюгера во всей красеNakosika
28.06.2017 11:17-3> Эффект Даннинга — Крюгера во всей красе
Когда нет аргументов то просто говорим что человек не прав? Ну ОК.
Да знаю я про количество синапсов и тп. Но это неудачная модель по той причине что там тупо нет устройства которое бы раздавало задания, диспетчеризировало это все, и действовало достаточно быстро. Там нет никакого порядка — это просто куча клеток, которые выросли стихийно, имея совершенно тупой план разработанный дурой-эволюцией, и эти связи между нейронами постоянно теряются и перестраиваются. Шансы что мы думаем мозгом примерно равны шансам что мы думаем пяткой.
Эта теория что количество когда-то перерастает в качество — всего лишь фантастика. Никакой сверхинтеллект сам по себе зародится не может из-за того что мы просто соединили много компьютеров.MahMahoritos
28.06.2017 11:38+2Да знаю я про количество синапсов и тп. Но это неудачная модель по той причине что там тупо нет устройства которое бы раздавало задания, диспетчеризировало это все, и действовало достаточно быстро
Именно это и иллюстрирует эффект Даннинга — Крюгера. Я тупо по публикациям с этого же ресурса знаю, что мозг — отнюдь не кучей сваленая гора клеток. Есть там все указанные точки.
Когда нет аргументов то просто говорим что человек не прав? Ну ОК.
Я привел вполне конкретное описание, что ты принимаешь за моделирование работы программы. Оперирование упрощенными абстракциями типа «стрелки часов двигаются в таком-то направлении, в определенном соотношении» в принципе гораздо проще и быстрее, чем попытка просчитать реальный объект, которым в нашем примере является сложный часовой механизм.
PavelZhigulin
28.06.2017 09:49+1Вы НЕ можете запустить у себя в голове программу из 10 тысяч строк :) Вы можете соеденить у себя в голове максимум 20-30 абстракций, которые описываются этими 10-ю тысячами строк. Причем скорее всего ваши мысли даже не держат в «кеше мозга» все эти 20-30 абстракций. В едичный момент времени вы обдумываете от 2-х до 7-ми вещей и их взаимодействие, и как только одна из этих абстракций не нужна в текущем контексте, вы отправляете её в оперативную память и достаете следующую. Предположу, что у вас высокий уровень концентрации и вы способны мыслить о параллельных задачах параллельно. Но даже тут вы ограничены теми же рамками.
Этот комментарий написан не для того, чтобы принизить ваш интеллект или как-то еще попытаться оскорбить вас. Просто пытаюсь подчеркнуть тот факт, что 10000 строк кода — это не 10000 последовательных мыслей.Nakosika
28.06.2017 11:02> Вы НЕ можете
То, что я не осознаю и не смотрю на все 10000 строк одновременно не означает что они не запускаются. Если к примеру во входных параметрах изменение — я немедленно вижу где конкретно вылезет баг и на что еще повлияет. А также вижу что нужно поменять\дописать\удалить чтобы все стало ок. Ни одна нейронная сеть не может так, и думаю не сможет даже в будущем.
Человеческие способности воображения часто принижаются в научных кругах, но там потенциал просто невероятный. Некоторые люди, читая, к примеру, представляют все с огромной детальностью. Никакой проц не может рендерить с такой скоростью, не говоря уже об анализе текста, предсказании будущего сюжета и моделировании. ;)Raznoboy
28.06.2017 14:17Если к примеру во входных параметрах изменение — я немедленно вижу где конкретно вылезет баг и на что еще повлияет.
Я ранее думал, что параметры для того и используются, чтобы при разных входных данных получать (не)разный ожидаемый результат. Удивительно, что у вас код такой (или представление о нем), что баги входят в этот ожидаемый результат (хотелось бы ознакомиться с постановкой задачи.)
Но смею вас уверить, что в вашем коде могут быть баги не только ожидаемые вами, но и пропущенные (внезапно), так что вопрос о том, что у вас лично где-то там одновременно запускается — это один вопрос. Что код выдает по факту, другой.
Хотя если там 100500 строк типа а=b то вероятность вашей правоты стремится к бесконечности.
Ну и про нейронную сеть вы загнули (это пока что программы\алгоритмы), больше чем в них заложено, они не смогут сделать (в вашем варианте себе надумать), так что тут вы, конечно правы, что они так не смогут.
Некоторые люди, читая, к примеру, представляют все с огромной детальностью. Никакой проц не может рендерить с такой скоростью, не говоря уже об анализе текста, предсказании будущего сюжета и моделировании
Учитывая что рендерит не проц, а программа, да и вообще все упирается в логику того, что заложено в ту или иную программу, это просто вопрос времени и постановки задачи.
Но уже некоторые нейронные сети вполне себе превосходят по логике некоторых личностей, встречающихся на просторах интернетов.
ARTamos85
30.06.2017 08:53представляют все с огромной детальностью.
Вот это вот оно откуда? Как вы оценили детальность картинки в голове человека? А скриншоты можно посмотреть для сравнения?
qw1
02.07.2017 11:22Я легко могу запустить у себя в голове кусок программы из нескольких десятков тысяч строк
Если майнить криптовалюту, сколько получается мегахешей в секунду? Или вам только вся эта мощность кажется, а как померить объективными числовыми показателями — получается пшик?
0xd34df00d
28.06.2017 06:49А банальное переключение внимания во время пробежки работает круче любого кофе. Можно даже просто ходить и таращиться по сторонам на самом деле.
А какой наблюдаемый эффект должен быть во время или после пробежки?
После, скажем, часа кардио я как выжатый лимон и думать не могу.worsediablo
28.06.2017 19:28Значит это было не кардио. Час бега в аэробном режиме и час бега в состоянии закисления это разные вещи. Да, организм может работать при определенной концентрации лактата. Молочная кислота образуется в мышцах и выводится для дальнейшего окисления в другие мышцы, которые сейчас менее загружены.
Ales911
28.06.2017 19:28Пульс какой?
Не превышайте 130, в идеале 120 уд/мин.0xd34df00d
05.07.2017 02:14165-185 :(
Ales911
05.07.2017 22:23Такие цифры для соревнований типа бега на стаерские дистанции, кардиотренировки должны быть на более низком пульсе.
Ariez
27.06.2017 23:07Вот крайне интересная статья, где автор оценивал изменения определенных показателей иммуноглобулинов (и др) при физ.нагрузках, да и в принципе очень интересны данные. Несмотря на то, что там рассматриваются дети с ДЦП, сами корреляции, с определенными допущениями, могут быть перенесены и на людей без ДЦП. Так что увеличение кровоснабжения мозга (как выше в комментарии) может иметь место, но там есть и более глубокие связи.
http://медпортал.com/nevrologiya-neyrohirurgiya_760/dispropriotseptsiya-patologiya-tsns.html
Коротко насчёт кровоснабжения — у нас организм таков, что мозг будет кровоснабжаться достаточно даже ценой гибели других органов — именно поэтому, к примеру, миф о том, что голова болеть и кружиться может из-за «пережатия позвоночной артерии на уровне позвонков» у серьезных и хороших неврологов не вызывает ничего кроме улыбки…
0xd34df00d
28.06.2017 04:58Так эффективнее для поддержания мозга в форме бегать или решать задачки?
YurySS
28.06.2017 08:46+1Конечно же — решать задачки. Но — исключительно на бегу.
mefiato
28.06.2017 09:51Я когда на прогулке на своём передвижном производителе аэробной нагрузки, он шикарен, зачастую приходят вполне здравые мысли, в подтверждении статьи скажу, что после большинства физических нагрузок думается(после небольшого отдыха, желательно душа) очень здраво, даже голова перестаёт болеть что уже замечательно!
HappyUser
28.06.2017 19:10Поддерживаю!) на велосипеде думается намного лучше. Для раздумий и решения каких-то сложных задач очень помогали пешие прогулки по несколько километров или прогулка на велосипеде, правда на нем нужно следить за дорогой, а длинных дорог, где можно расслабиться особо не найти (ну не умею я медленно на велосипеде ездить)
0xd34df00d
28.06.2017 19:20Не могу воспроизвести. Более того, всё с точностью до наоборот.
Через примерно 20 минут после начала тренировки начинает отключаться мозг — ставлю перед собой на тренажере планшет, открываю там статеечку какую и начинаю читать, через 20 минут начинаю пропускать фразы, поддерживать концентрацию становится всё труднее, и так далее.
Прихожу домой после тренировки, после душа только лежать и читать что-то ненапряжное хочется.
Neikist
30.06.2017 08:53Аналогично, по дороге на велосипеде с работы домой уже спустя 5-10 минут начинаю пропускать фрагменты подкаста который слушаю. При том что если возвращаться пешком — никаких проблем нет.
bro-dev
28.06.2017 08:46То пишут что нужно заниматься спортом, то что это наоборот тока преждевременно изнашивает сосуды связки и организм в целом. Сколько нужно бегать км в месяц чтобы прожить максимум лет в более менее здоровом состоянии?
mefiato
28.06.2017 10:16Лучшим вариантом будут умеренные, но ежедневные нагрузки, отлично подойдет или вело прогулки, или дома на велотренажоре, бег в расчёт не беру так как думаю со временем, ближе к старости это может быть весьма затруднительно, а велик сидишь и крутишь педали, под силу почти в любом возрасте.(ИМХО)
LonelyCruiser
28.06.2017 10:31ВОЗ рекомендует от 150 до 300 минут/неделю аэробных нагрузок. (Свыше 300 мин увеличение положительного эффекта почти не замечается).
Coercer
28.06.2017 11:35Даже если эта характеристика существует, она строго индивидуальная. Плюс есть факторы ухудшения здоровья, не зависящие от физических нагрузок.
Просто больше двигаться (зарядка, ходьба, бег) и внимательно относиться к питанию и сну.
5 дней в неделю перелезать из автомобильного кресла в офисное и обратно, а потом в выходные уматывать себя 10 км бегом — не надо так.
indiamed
28.06.2017 10:55А ходьба и просто прогулки относятся к аэробным нагрузкам?
LonelyCruiser
28.06.2017 12:01При аэробной нагрузке пульс составляет от 70 до 80% от максимальной частоты сердечных сокращений (МЧСС).
Пульсомер вам в помощь.
Tirael12
28.06.2017 12:05Почему обязательно бег, а велоспорт?
kvarkicn
28.06.2017 19:06Речь вроде как про аэробные нагрузки, чем они будут создаваться — ваше дело. Бегайте/прыгайте/плавайте/гребите/вкручивайте, что душе угодно.
Пример про ходьбу и бег был в рамках примера о предках, с велоспортом там проще: не изобрели-с.
gapel
28.06.2017 13:47-1теперь осталось только расширить свое сознание и пойти спросить у гугла, что такое «аэробные тренировки»
tezqa
28.06.2017 18:22Х.з. У меня как велосезон начинается так не могу осилить статьи на гиктаймсе.
gary_budge
02.07.2017 18:55+1Чтобы не разрушить научную теорию, придётся напрячься и выдать что-то вроде: «После велика Вы начали понимать, что это Вам незачем понимать, а раньше впитывали всё как фастфуд. Подсознание предпочло интроспекцию, а не суету сует». Норм?
Dioxin
04.07.2017 10:53Еще никого из стариков физкультура не спасла от слабоумия, если голова не работает то зачахнет.
А вот последний абзац статьи пожалуй и проливает свет.
В походах замечал что мозги прям закипают в хорошем смысле от нахлынувших задач выживания.
Дома же в комфорте нет стимула.
Mist8
Нам на лекции по физиологии цнс (или по психофизиологии, не помню точно), объясняли положительное влияние постоянных физ нагрузок (т.е. тренировок) тем, что они в целом улучшают сердечно-сосудистую систему, из-за чего в частности мозг тоже начинает лучше снабжаться кислородом и питательными веществами. Это как один из механизмов.
Moon_Lobster
Все верно.
А конкретно речь о кардио тренировках: бег, плаванье и т.д.
Плюс с точки зрения медитации можно во время бега или заплыва впадать в это состояние, связано на сколько я понимаю это с дыханием. В итоге снимаем стресс накопленный за день)