Veidojiet muskuļus, veidojiet smadzenes

Ķermenis bija paredzēts stumšanai, un, spiežot savu ķermeni, mēs spiežam arī mūsu smadzenes. Mācīšanās un atmiņa attīstījās kopā ar motora funkcijām, kas ļāva mūsu senčiem izsekot pārtikai. Ciktāl tas attiecas uz mūsu smadzenēm, ja mēs nekustējamies, nav īsti nepieciešams kaut ko iemācīties.

Pētot kustību un uzmanības deficīta traucējumus (ADHD vai ADD), mēs esam uzzinājuši, ka vingrinājums uzlabo mācīšanos trīs līmeņos: Tas optimizē jūsu domāšanu, izmantojot uzlabot modrību, uzmanību, un motivācija. Tas sagatavo un mudina nervu šūnas savstarpēji saistīties, kas ir šūnas pamats jaunas informācijas apgūšanai. Un tas veicina jaunu nervu šūnu attīstību no cilmes šūnām hipokampā - smadzeņu apgabalā, kas saistīts ar atmiņu un mācīšanos.

Vairākas progresīvas skolas ir izmēģinājušas vingrošanu, lai noskaidrotu, vai treniņš pirms klases uzlabo bērna lasītprasmi un viņa sniegumu citos mācību priekšmetos. Uzmini kas? Tā tas notiek.

Tagad mēs zinām, ka smadzenes ir elastīgas vai plastiskas neirozinātnieku ziņā - vairāk Play-Doh nekā porcelāns. Tas ir pielāgojams orgāns, kuru var ievainot tādā pašā veidā, kā muskulatūru var veidot, paceļot stienis. Jo vairāk jūs to izmantojat, jo stiprāks un elastīgāks tas kļūst.

Tā kā tas nav stingri vadīts, kā zinātnieki kādreiz to bija iecerējuši, ADHD smadzenes tiek nepārtraukti pārinstalēts. Es esmu šeit, lai mācītu jums, kā būt savam elektriķim.

[Ņem to ārā! Ārstējot ADHD ar vingrinājumu]

Vingrinājums: narkotika jūsu smadzenēm?

Tas viss ir saistīts ar saziņu. Smadzenes sastāv no simts miljardiem dažādu veidu neironu, kas savā starpā sarunājas ar simtiem dažādu ķīmisku vielu, lai pārvaldītu mūsu domas un rīcību. Katra smadzeņu šūna varētu saņemt ievades no simts tūkstošiem citu pirms savas signāla aktivizēšanas. Krustojums starp šūnu zariem ir sinapses, un šajā vietā gumija atbilst ceļam. Darbības veids ir tāds, ka elektriskais signāls norauj aksi, izejošo atzaru, līdz tam nonāk sinapsē, kur neirotransmiters pārnēsā ziņojumu pa sinaptisko plaisu ķīmiskajā vidē forma. Otrajā pusē, pie dendrīta vai uztveres zarā, neirotransmiters ieslēdzas receptorā - kā atslēga slēdzenē - un tas atver jonu kanālus šūnas membrānā, lai signāls atkal pārvērstos elektrība.

Apmēram 80 procentus signālu smadzenēs veic divi neirotransmiteri, kas līdzsvaro viens otru efekts: glutamāts pasliktina aktivitāti, lai sāktu signalizācijas kaskādi, un gamma aminosviestskābe (GABA) nostiprina aktivitāte. Kad glutamāts izdala signālu starp diviem neironiem, par kuriem vēl nav runāts, šī darbība izraisa sūkni. Jo biežāk savienojums tiek aktivizēts, jo spēcīgāka kļūst pievilcība. Kā saka, neironi, kas kopā deg, stiepjas kopā. Kas glutamātu padara par būtisku mācību procesa sastāvdaļu.

Psihiatrija vairāk koncentrējas uz neirotransmiteru grupu, kas darbojas kā regulatori - signalizācijas procesu un visu pārējo, ko dara smadzenes. Tie ir serotonīns, norepinefrīns un dopamīns. Un, lai arī neironi, kas tos ražo, veido tikai vienu procentu no smadzeņu simts miljardiem šūnu, šie neirotransmiteri ietekmē spēcīgi. Viņi var uzdot neironam padarīt vairāk glutamāta, vai arī viņi var padarīt neironu efektīvāku vai mainīt tā receptoru jutīgumu. Viņi var samazināt “troksni” smadzenēs vai, tieši otrādi, pastiprināt šos signālus.

Es cilvēkiem saku, ka skrējiens ir tas pats, kas mazliet paņemt Prozac un mazliet Ritalīns jo, tāpat kā narkotikas, vingrinājums paaugstina šos neirotransmiterus. Tā ir ērta metafora, lai iegūtu punktu, bet dziļāks skaidrojums ir tāds, ka vingrinājumi līdzsvaro neirotransmiteri - tāpat kā pārējās smadzeņu neiroķīmiskās vielas.

[Vingrojumi un miegs: labāka smadzeņu terapija, kas nepieciešama jūsu bērnam]

Kā smadzenes mācās un veido atmiņas

Tikpat fundamentāli kā neirotransmiteri, ir vēl viena galveno molekulu klase, kas pēdējo 15 gadu laikā ir dramatiski mainījusi mūsu izpratni par savienojumiem smadzenēs. Es runāju par olbaltumvielu ģimeni, kuru dēvē par “faktoriem”, no kurām visizcilākā ir smadzenēs iegūtais neirotrofiskais faktors (BDNF). Kamēr neirotransmiteri veic signalizāciju, neirotrofīni, piemēram, BDNF, paši veido un uztur infrastruktūru.

Tiklīdz pētniekiem kļuva skaidrs, ka BDNF atrodas hipokampā, smadzeņu apvidū kas saistīti ar atmiņu un mācīšanos, viņi nolēma pārbaudīt, vai tā bija nepieciešama sastāvdaļa process. Mācīšanās prasa stiprināt afinitāti starp neironiem, izmantojot dinamisku mehānismu, ko sauc par ilgtermiņa potenciāciju (LTP). Kad smadzenes tiek aicinātas uzņemties informāciju, pieprasījums dabiski izraisa darbību starp neironiem. Jo vairāk aktivitāšu, jo spēcīgāka kļūst pievilcība, un jo vieglāk signālam ir aktivizēties un izveidot savienojumu.

Pieņemsim, ka jūs mācāties franču valodas vārdu. Pirmoreiz to dzirdot, nervu šūnas, kas tiek vervētas jaunai shēmai, savstarpēji izšauj glutamāta signālu. Ja jūs nekad vairs nemācīsit vārdu, pievilcība starp iesaistītajām sinapsēm samazinās, vājinot signālu. Tu aizmirsi.

Atklājums, kas pārsteidza atmiņas pētniekus, un nopelnīja Kolumbijas universitātes neirozinātnieku Ēriku Kandelu 2000. gada Nobela prēmija - atkārtota aktivizēšana vai praktizēšana pašas sinapsēm liek uzbriest un kļūt stiprākām savienojumi. Neirons ir kā koks, kuram lapu vietā sinapses atrodas gar tā dendrītiskajiem zariem. Galu galā parādās jauni zari, nodrošinot vairāk sinapsu, lai vēl vairāk nostiprinātu savienojumus. Šīs izmaiņas sauc par sinaptisko plastiskumu, kur BDNF ieņem centrālo vietu.

Sākumā pētnieki atklāja, ka, ja viņi Petri traukā apkaisīja BDNF uz neironiem, šūnas automātiski sadīgušas jaunas filiāles, nodrošinot tādu pašu strukturālo augšanu, kas nepieciešams mācībām. Es smadzenēm saucu BDNF Miracle-Gro. BDNF arī saistās ar receptoriem sinapsē, atbrīvojot jonu plūsmu, lai palielinātu spriegumu un nekavējoties uzlabotu signāla stiprumu. Šūnas iekšpusē BDNF aktivizē gēnus, kas prasa vairāk BDNF, kā arī serotonīnu un olbaltumvielas, kas veido sinapses. BDNF arī vada satiksmi un inženierijas ceļus. Kopumā tas uzlabo neironu darbību, veicina to augšanu, kā arī stiprina un aizsargā tos pret dabisko šūnu nāves procesu

Jo vairāk ķermeņa vingrinājumu, jo labāk veiks jūsu smadzenes

Tātad, kā smadzenes palielina BDNF piegādi? Vingrinājums. 1995. gadā es veica pētījumu par savu grāmatu, Lietotāja rokasgrāmata smadzenēm, kad žurnālā saskāros ar vienas lapas rakstu Daba par vingrinājumiem un BDNF pelēm. Tur bija nedaudz vairāk par teksta sleju, tomēr tajā bija pateikts viss. Saskaņā ar pētījuma autores Karlas Kotmanes, pētījuma vadītāja Smadzeņu novecošanās un demences institūts Kalifornijas Universitātē, Irvine, vingrinājumi, šķiet, paaugstināja Miracle-Gro jeb BDNF visā smadzenēs.

Parādot, ka vingrinājums izsauc mācību procesa galveno molekulu, BDNF, Kotmans izlīdzināja bioloģisko saikni starp kustību un izziņas funkciju. Viņš izveidoja eksperimentu, lai izmērītu BDNF līmeni peļu smadzenēs, kuras trenējas.

Atšķirībā no cilvēkiem, šķiet, ka grauzēji izbauda fiziskās aktivitātes, un Kotmana peles skrēja vairākus kilometrus naktī. Kad viņu smadzenēm tika ievadīta molekula, kas saistījās ar BDNF un tika skenēta, ne tikai skenēja skrienošie grauzēji uzrāda BDNF palielināšanos virs kontroles, bet, jo tālāk katra pele skrēja, jo augstāks bija līmenis bija.

Tā kā BDNF un vingrinājumu stāsti attīstījās kopā, kļuva skaidrs, ka molekulā nav liela nozīme tikai neironu izdzīvošanai, bet arī to augšanai (jaunu zaru sadīgšana) un tādējādi mācīšanās. Kotmans to parādīja vingrinājums palīdz smadzenēm mācīties.

“Viena no ievērojamākajām vingrinājumu iezīmēm, ko dažreiz pētījumos nenovērtē, ir mācīšanās līmeņa uzlabošanās, un es domāju, ka tas ir foršs paziņojums par aizbraukšanu mājās,” saka Kotmans. "Jo tas liek domāt, ka, ja esat labā formā, iespējams, varēsit mācīties un darboties efektīvāk."

Patiešām, 2007. gada pētījumā vācu pētnieki atklāja, ka cilvēki leksikas vārdus iemācās par 20 procentiem ātrāk pēc vingrinājumiem, nekā viņi darīja pirms vingrinājumiem, un ka mācīšanās līmenis tieši korelēja ar līmeņiem no BDNF. Līdz ar to cilvēkiem ar gēnu variācijām, kas viņiem atņem pietiekamu BDNF līmeni, ir lielāka iespējamība, ka viņiem ir mācīšanās nepilnības. Bez tā dēvētā Miracle-Gro smadzenes aizveras pasaulei.

Kas nenozīmē, ka, dodoties skrējienā, jūs pārvērtīsit par ģēniju. "Jūs nevarat vienkārši ievadīt BDNF un būt gudrāks," norāda Kotmans. “Ar mācībām jums uz kaut ko ir jāreaģē savādāk. Bet kaut kam tur jābūt. ” Un bez šaubām, kas tas ir kaut kas, ir svarīgi.

Atklājiet spēju mainīt jūsu smadzenes

Zinātnieki visu ceļu atpakaļ uz Ramonu un Kajalu - kurš 1906. gadā ieguva Nobela prēmiju par ierosinājumu, ka centrālo nervu sistēmu veido atsevišķi neironi, kas sazinās tajā, ko viņš sauca par “polarizētajiem krustojumiem”, ir teorējuši, ka mācīšanās ietver izmaiņas sinapsēs. Neskatoties uz atzinību, vairums zinātnieku to nenopirka. Vajadzēja psihologam Donaldam Hebbam paklupt uz pirmo pierādījumu mājienu.

Tajos laikos laboratorijas noteikumi bija brīvi, un acīmredzot Hebs domāja, ka būtu lieliski, ja viņš atvestu mājās dažas laboratorijas žurkas kā pagaidu mājdzīvniekus saviem bērniem. Vienošanās izrādījās abpusēji izdevīga: atgriežot žurkas laboratorijā, Hebs pamanīja, ka salīdzinājumā ar viņu būriem piesaistītajiem vienaudžiem viņi ir izcili mācību pārbaudījumos. Jaunā pieredze, kā tikt galā un spēlēties ar viņu, kaut kā uzlaboja viņu mācīšanās spējas, ko Hēbs interpretēja tādējādi, ka tas mainīja viņu smadzenes. Savā atzītajā 1949. gada mācību grāmatā Uzvedības organizācija: neiropsiholoģiskā teorija, viņš raksturoja šo fenomenu kā “no lietošanas atkarīgu plastiskumu”. Teorija bija tāda, ka sinapses pārkārtojas mācīšanās stimulēšanas apstākļos.

Heba darbs ir saistīts ar vingrinājumiem, jo ​​fiziskās aktivitātes tiek uzskatītas par jaunu pieredzi, vismaz attiecībā uz smadzenēm. Sešdesmitajos gados psihologu grupa Bērklijā formalizēja eksperimenta modeli ar nosaukumu “vides bagātināšana” kā veidu, kā pārbaudīt no lietošanas atkarīgo plastiskumu. Tā vietā, lai nogādātu grauzējus mājās, pētnieki savus būrus aprīkoja ar rotaļlietām, šķēršļiem, slēptu barību un ritenīšiem. Viņi arī sagrupēja dzīvniekus kopā, lai viņi varētu socializēties un spēlēties.

Tomēr tas nebija viss miers un mīlestība, un galu galā grauzēju smadzenes tika sadalītas. Dzīvojot vidē ar vairāk sensoriem un sociāliem stimuliem, laboratorijas testi parādīja, mainīja smadzeņu struktūru un funkcijas. Žurkām veicās labāk ar mācību uzdevumiem, un viņu smadzenes svēra vairāk, salīdzinot ar tām, kuras vienatnē atradās kailos būros.

Sēklas pētījumā 1970. gadu sākumā neirozinātnieks Viljams Grīns (William Greenough) izmantoja elektronu mikroskopu, lai parādītu, ka vides bagātināšana lika neironiem parādīties jauniem dendrītiem. Zarošanās, ko izraisīja mācīšanās, fiziskās aktivitātes un sociālā kontakta stimulēšana apkārtējā vidē, sinapsēm veidoja vairāk savienojumu, un šīm savienojumiem bija biezāki mielīna apvalki.

Tagad mēs zinām, ka šādai izaugsmei nepieciešams BDNF. Šai sinapses pārveidošanai ir milzīga ietekme uz shēmu spēju apstrādāt informāciju, kas ir ļoti labas ziņas. Tas nozīmē, ka jums ir spēks mainīt savas smadzenes. Viss, kas jums jādara, ir sašņorēt savus skriešanas apavus.

Kā audzēt un kopt jaunus neironus

Divdesmitā gadsimta lielākajā daļā zinātniskā dogma uzskatīja, ka smadzenes ir stingri savienotas kad tas bija pilnībā izstrādāts pusaudža gados - tas nozīmē, ka mēs esam dzimuši ar visiem neironiem, uz kuriem mēs ejam gūt. Mēs varam zaudēt neironus tikai tad, kad dzīve turpinās.

Uzmini kas? Neironi atkal pieaug (tūkstošiem), izmantojot procesu, ko sauc par neiroģenēzi. Viņi sadalās un izplatās tāpat kā šūnas pārējā ķermenī. Neironi dzimst kā tukša slānekļa cilmes šūnas, un viņi iziet attīstības procesu, kurā viņiem jāatrod kaut kas darāms, lai izdzīvotu. Lielākā daļa no viņiem to nedara. Paiet apmēram 28 dienas, kamēr jaunā kamera pievienojas tīklam. Ja nelietojam jaundzimušos neironus, mēs tos zaudējam. Vingrinājumi nārsta neironus, un vides bagātināšana palīdz šīm šūnām izdzīvot.

Pirmā ciešā saikne starp neiroģenēzi un mācīšanos radās Salka institūta neirozinātnieku Freda Gage un viņa kolēģes Henriettes van Praag. Viņi izmantoja grauzēju lieluma baseinu, kas piepildīts ar necaurspīdīgu ūdeni, lai vienā kvadrantā paslēptu platformu tieši zem virsmas. Pelēm nepatīk ūdens, tāpēc eksperiments tika izveidots, lai pārbaudītu, cik labi viņi no agrākās iegremdēšanas atcerējās platformas atrašanās vietu - viņu evakuācijas ceļu. Salīdzinot neaktīvās peles ar citām, kuras naktī četros kilometros skāra skriešanas riteni, rezultāti parādīja, ka skrējēji atcerējās, kur ātrāk atrast drošību. Mazkustīgie, pirms to izdomāja, nomaldījās.

Kad peles tika sadalītas, aktīvajām pelēm hipokampā bija divreiz vairāk jaunu cilmes šūnu nekā neaktīvajām. Runājot vispārīgi par viņu atradi, Gāze saka: “Pastāv būtiska korelācija starp kopējo šūnu skaitu un [peles] spēju veikt sarežģītu uzdevumu. Un, ja jūs bloķējat neiroģenēzi, peles nevar atcerēties informāciju. ”

Lai gan visi šie pētījumi tika veikti ar grauzējiem, jūs varat redzēt, kā tas varētu attiekties uz tām progresīvajām skolām, kuras vingrina skolēnus pirms klases sākuma: Vingrošanas nodarbība nodrošina smadzenes ar pareizie instrumenti, lai mācītos, un stimulēšana bērnu nodarbībās mudina jaunattīstības šūnas pievienoties tīklam, kur viņi kļūst par vērtīgiem signalizācijas dalībniekiem kopiena. Neironiem tiek dota misija. Un šķiet, ka fiziskās aktivitātes laikā radītās šūnas ir labāk sagatavotas, lai šo procesu aktivizētu.

Kāds skrējiens?

[Bezmaksas lejupielāde: jūsu ceļvedis alternatīvai ADHD ārstēšanai]

John Ratey, M. D., ir ADDitude loceklis ADHD medicīniskā pārskata panelis.

---

Viedi vingrinājumi ADHD smadzeņu uzlabošanai

• Veiciet aerobās aktivitātes regulāri - skriešana, braukšana ar velosipēdu, tāda sporta veida spēlēšana, kas ietver sprintu vai skriešanu. Aerobikas vingrinājumi paaugstina neirotransmiteru daudzumu, rada jaunus asinsvadus, kas ietekmē augšanas faktorus, un nārsta jaunas šūnas smadzenēs. To atklāja viens mazs, bet zinātniski pamatots Japānas pētījums skriešana 30 minūtes tikai divas vai trīs reizes nedēļā 12 nedēļas uzlaboja izpildvaras funkciju.

• Veiciet arī prasmju aktivitātes - kāpšana uz klints, joga, karatē, pilates, vingrošana, daiļslidošana. Sarežģītas aktivitātes stiprina un paplašina smadzeņu tīklus. Jo sarežģītākas kustības, jo sarežģītākas ir sinaptiskās saites. Bonuss: Šie jaunie, spēcīgākie tīkli tiek pieņemti darbā, lai palīdzētu jums domāt un mācīties.

• Vēl labāk, dariet aktivitāte kas apvieno aerobās aktivitātes un prasmju aktivitātes. Teniss ir labs piemērs - tas apliek gan sirds un asinsvadu sistēmu, gan smadzenes.

• Praktizējiet iemaņu darbību, kurā esat pārī ar citu cilvēku - iemācieties, piemēram, tango vai valsi, vai sētu. Jūs mācāties jaunu kustību un jums arī jāpielāgojas partnera kustībām, izvirzot papildu prasības jūsu uzmanībai un spriedumam. Tas eksponenciāli palielina darbības sarežģītību, kas palielina smadzeņu infrastruktūru. Pievienojiet aktivitātes jautro un sociālo aspektu, un jūs visā sistēmā aktivizējat smadzenes un muskuļus.

---

Izņemts no Dzirkstele, autors JOHN Dž. RATEY, M.D., un Ēriks Hagermans. Autortiesības © 2008, Džons Dž. Ratey, M. D. Atkārtoti ar Little, Brown and Company atļauju, Ņujorka, Ņujorka. Visas tiesības paturētas.

Atjaunināts 2019. gada 19. jūnijā