home | login | register | DMCA | contacts | help | donate |      

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


my bookshelf | genres | recommend | rating of books | rating of authors | reviews | new | форум | collections | читалки | авторам | add

реклама - advertisement



Испытывая гомеостаз на прочность

Знаете, почему человеческий организм – и тело, и мозг, – в принципе отличаются большой пластичностью и адаптивностью? Забавно, но это объясняется тем, что отдельные клетки и ткани изо всех сил пытаются остаться такими, какие они есть, и ничуточки не меняться.

Человеческий организм стремится к стабильности. Он поддерживает внутри себя одну и ту же температуру, давление и скорость сердечного ритма, уровень глюкозы в крови и уровень pH (соотношение кислотности/щелочности), примерно один и тот же вес. Ни один из этих показателей нельзя назвать статичным – пульс растет от упражнений, вес меняется от переедания или диет, – но в целом все эти изменения временные и в конце концов организм возвращается в исходное состояние. В науке это явление называется гомеостазом, то есть стремлением системы (любой, но в основном живой) к равновесию.

Отдельные клетки тоже предпочитают стабильность. Они стараются поддерживать один и тот же уровень жидкости, а также баланс положительных и отрицательных ионов, в частности ионов натрия и калия, и различных молекул, и делают это, определяя, какие ионы и молекулы должны остаться в клетке, а какие – покинуть ее сквозь мембрану. И вот что также важно: для продуктивной работы клеткам нужна стабильность. Если окружающие клетку ткани становятся слишком горячими или холодными, меняется водный баланс или падает уровень кислорода, это сразу снижает функциональность клетки. Слишком радикальные или продолжительные изменения приводят к гибели клетки.

Поэтому в человеческом организме предусмотрены разные механизмы для поддержания состояния равновесия. Предположим, вы с энтузиазмом приступили к какому-нибудь занятию, требующему больших физических усилий. Сокращение мышечных волокон приведет к тому, что отдельные мышечные клетки станут требовать больше энергии и кислорода, источником которых является кровь, транспортируемая по сосудам. В результате упадет уровень кислорода и энергии в кровеносной системе, на что соответственно отреагирует организм: вырастет частота дыхания (для восполнения нехватки кислорода) и из разных источников будет выделена энергия для мышц, которая направится к ним по кровеносной системе. Вместе с этим вырастет и скорость кровообращения – чтобы быстрее доставить кислород и энергию в те части организма, которые в них больше всего нуждаются.

Если физическая нагрузка не так уж велика, механизмы гомеостаза будут работать в полную силу и упражнение скорее всего не приведет ни к каким переменам в организме. Ведь с точки зрения организма ему нет никакого резона меняться – все и так прекрасно работает.

Другое дело, если вы решаете перейти к изнурительным и тяжелым упражнениям, которые превышают способности механизмов гомеостаза. В таком случае системы и клетки организма оказываются в аномальном состоянии – падает уровень кислорода и разных связанных с энергией веществ: глюкозы, аденозиндифосфата (АДФ) и аденозинтрифосфата (АТФ). Изменяется и метаболизм клеток, в них запускаются разные биохимические реакции, приводящие к выработке нестандартных для этих клеток веществ. Клеткам такое положение дел не нравится, и в ответ они призывают на помощь разные гены из своей ДНК (большая часть генов клетки неактивна, и клетка может «включать» или «выключать» нужные ей гены). Активированные гены в свою очередь запускают или ускоряют разные биохимические процессы в клетке, которые изменяют ее поведение сообразно новым обстоятельствам – то есть стрессовой ситуации, в которой в данный момент находится организм.

Крайне сложно в точности описать все то, что происходит в клетке, когда нарушается гомеостаз организма. Ученые только недавно приступили к изучению этой богатой и сложной области. К примеру, недавно было проведено исследование на крысах, которое показало, что при увеличении нагрузки на определенную мышцу задних лап в их организме активизируется 112 различных генов[24]. По тому, какие гены включались в работу, можно судить о происходящих в организме процессах. Например, активизировались гены, отвечающие за метаболизм и структуру мышечных клеток, а также гены, определяющие скорость, с которой формируются новые мышечные клетки. Результатом всех этих изменений стало укрепление мышц задних лап у крыс[25]. По сути, организм вынудили выйти за пределы его зоны комфорта, и в ответ на это мышцы стали сильнее, расширив тем самым эти пределы. Равновесие вновь было восстановлено.

Так в общих чертах физическая активность воздействует на наш организм: когда определенные мышцы, сердечно-сосудистая система или другие системы находятся в стрессовой ситуации и нарушается равновесие, организм запускает процессы изменений, чтобы восстановить его. Предположим, что вы решили заняться спортом, например бегать трижды в неделю по полчаса, поддерживая пульс на рекомендуемом уровне в 70 % от максимального (примерно 140 ударов в минуту для молодых людей). Постоянные занятия приведут к снижению уровня кислорода в капиллярах мышц ног. В ответ на это организм начнет выращивать новые капилляры, чтобы повысить насыщаемость кислородом до комфортного уровня.

Получается, что стремление нашего организма к равновесию и стабильности можно использовать, чтобы меняться к лучшему: если достаточно долго прилагать какие-то усилия, организм в итоге перестроится так, чтобы эти усилия давались нам легче. В результате вы станете более крепким, выносливым, координированным. Но не все так просто: как только перестройка закончится – когда вырастут новые мышечные волокна и капилляры, – организм вновь войдет в состояние равновесия. Переменам придет конец. Чтобы этот процесс не замирал, вам придется постоянно повышать планку: начать бегать дальше, быстрее, по пересеченной местности. Если вы не будете этого делать, организм войдет в состояние гомеостаза (хоть и на новом для себя уровне).

Поэтому так важно постоянно выходить немного за пределы зоны комфорта: это заставит ваш организм беспрерывно подстраиваться и меняться. Но будьте осторожны! Ставя перед собой нереальные цели, вы рискуете заработать травмы, что отбросит вас далеко назад.

Эти процессы вкратце описывают, как реагирует на физическую активность наше тело. О том же, как реагирует мозг на умственную активность, ученым известно куда меньше. Принципиальное различие между телом и мозгом заключается в том, что клетки мозга взрослого человека в норме не делятся и не образуют новые клетки[26]. Существуют исключения, как в случае с гиппокампом, но в большинстве областей мозга изменения, вызванные упражнениями, не приводят к появлению новых нейронов. Вместо этого мозг перераспределяет ресурсы – усиливает или ослабляет некоторые нейронные связи, иногда добавляет новые или убирает старые. Кроме того, мозг может увеличить выработку миелина – изоляционного вещества, составляющего оболочку нервных клеток. Миелин ускоряет передачу нервных импульсов – в некоторых случаях в 10 раз! Нейронные сети отвечают за многие процессы, в том числе мышления, памяти, контроля движений и интерпретации сенсорных сигналов. Ускорив передачу импульсов по этим сетям, мы можем многого добиться, например научиться читать газету без очков или быстро выстраивать оптимальный маршрут из пункта А в пункт Б.

При этом чем сложнее испытание, тем сильнее изменится структура мозга. Недавние исследования показали, что овладение новым навыком гораздо вероятнее вызовет структурные изменения мозга, чем усовершенствование уже освоенного. С другой стороны, слишком усиленные и продолжительные занятия приводят к эффекту «выгорания» и снижают эффективность обучения. Иными словами, мозг, как и тело человека, быстрее всего меняется, если мы совсем немного выходим за пределы зоны комфорта – но не слишком далеко.


Приручая адаптивность | Максимум. Как достичь личного совершенства с помощью современных научных открытий | Формируя мозг