Мозг может «съесть себя» при сильных физических нагрузках

Во время марафона многие бегуны сталкиваются с моментом, когда физические и умственные ресурсы истощаются, и дальнейшие движения зависят от воли человека. Новое исследование испанских ученых, опубликованное в журнале Nature Metabolism, предлагает интересный взгляд на этот процесс, предполагая, что в условиях экстремальных физических нагрузок человеческий мозг может использовать часть своей структуры (миелин) в качестве источника энергии.

Фото из открытых источников

Команда исследователей под руководством Педро Рамоса-Кабрера и Альберто Кабреры-Субисарреты проанализировала мозг десяти бегунов (восьми мужчин и двух женщин) до и после марафонов. Ученые применили магнитно-резонансную томографию для оценки изменений в показателе, называемом долей миелиновой воды (MWF), который служит косвенным индикатором присутствия миелина в мозге.

Миелин — это жирное вещество, покрывающее аксоны нейронов, что способствует быстрой передаче электрических импульсов. Ранее миелин рассматривался лишь как изолятор, но недавние исследования выявили его метаболические и адаптивные функции. В данном исследовании было зафиксировано значительное снижение MWF в областях мозга, отвечающих за моторный контроль, координацию, сенсорное восприятие и эмоциональную интеграцию после завершения марафона.

Авторы работы отмечают, что результаты показывают: бег на длинные дистанции снижает уровень MWF в белом веществе мозга с одинаковым воздействием на оба полушария. Это открытие имеет важное значение, так как при заболеваниях, таких как рассеянный склероз, потеря миелина ведет к утрате когнитивных и двигательных функций. Однако в данном случае снижение MWF оказалось временным, и через два месяца после марафона показатели вернулись к исходным уровням.

Такое поведение предполагает, что мозг может адаптироваться в условиях энергетического дефицита, обращаясь к миелину в качестве резервного источника энергии. Это согласуется с предыдущими исследованиями на животных, которые показали, что глиальные клетки могут расщеплять миелиновые липиды для получения энергии в условиях метаболического стресса.

Исследователи подчеркивают, что обратимое снижение MWF после длительных физических нагрузок свидетельствует о том, что миелин может служить энергетическим резервом, готовым к использованию в критических ситуациях. Особенно заметное снижение MWF было зафиксировано в областях, связанных с движением и эмоциональной регуляцией, что указывает на высокую активность этих зон во время бега.

Сканирование, проведенное через 24-48 часов после марафона, показало явное снижение MWF, однако через две недели произошло частичное восстановление, а через два месяца уровень вернулся к норме. Этот цикл ухудшения и восстановления подтверждает, что процесс не является патологическим.

Хотя результаты исследования впечатляют, важно отметить, что оно имеет ограниченную выборку. Однако исследователи применили строгую методологию и исключили возможные мешающие факторы, в числе которых обезвоживание или изменения объема мозга. Это подтверждает, что снижение MWF связано с истинным изменением содержания миелина, а не с потерей воды или структурными изменениями.

Миелин играет ключевую роль в функционировании мозга и, как предполагается, был важным элементом в эволюции человека. Области мозга с высоким содержанием миелина также являются наиболее современными с точки зрения эволюции, что наводит на мысль о том, что этот тип жира мог быть адаптивным инструментом для решения как физических, так и когнитивных задач.

Это открытие заставляет задуматься о пределах пластичности мозга. Какое количество миелина может быть использовано без долгосрочных последствий? Может ли потеря миелина при ультрамарафонах быть более серьезной? Связан ли этот механизм с патологиями, такими как рассеянный склероз, при котором теряется миелин?

Исследователи подчеркивают необходимость дальнейших исследований с более широкой выборкой и долгосрочным наблюдением.