Движение очищает мозг от токсинов: доказано учеными

О том, что физическая активность полезна для здоровья мозга, известно давно. Но до сих пор ученые не знали, как именно работа мышц влияет на ткани мозга. В своем новом исследовании специалисты Университета штата Пенсильвания использовали эксперименты на мышах и компьютерное моделирование, чтобы выяснить механизм связи между мышцами и мозгом.

Исследование показало, что когда мышцы живота напрягаются, они давят на кровеносные сосуды, соединенные со спинным мозгом и головным мозгом. Это давление заставляет мозг чуть-чуть смещаться внутри черепа. Такое мягкое движение, по-видимому, помогает спинномозговой жидкости перемещаться по мозгу, омывая его и способствуя выведению отходов жизнедеятельности нейронов.

«Наше исследование объясняет, как простое движение может служить важным физиологическим механизмом, способствующим здоровью мозга, — говорит руководитель работы, профессор машиностроения, нейрохирургии, биологии и биомедицинской инженерии Патрик Дрю. — Мы обнаружили, что когда мышцы живота сокращаются, они выталкивают кровь из брюшной полости в сосуды мозга, оказывая на него давление и заставляя его двигаться».

Дрю сравнивает этот процесс с гидравлической системой, где мышцы живота действуют как насос. Даже небольшие действия — например, напряжение пресса перед тем, как встать или сделать шаг, — создают этот эффект. Давление передается через позвоночное венозное сплетение — сеть вен, связывающих брюшную полость со спинномозговой полостью.

Чтобы наблюдать этот процесс, ученые изучали движущихся мышей с помощью двух передовых методов визуализации: двухфотонной микроскопии и микрокомпьютерной томографии. Они обнаружили, что мозг смещался непосредственно перед движением животных, сразу после того, как мышцы живота напрягались. Чтобы подтвердить ключевую роль давления в брюшной полости, команда применила мягкое контролируемое давление к животу мышей без какого-либо другого движения. Уровень давления был ниже, чем при измерении артериального давления у человека, но этого было достаточно, чтобы вызвать чуть заметное смещение мозга.

«Важно, что мозг сразу же начинал возвращаться к исходному положению при снятии давления на живот, — отмечает Дрю. — Это говорит о том, что давление в брюшной полости действительно может обратимо изменять положение мозга внутри черепа».

Работами по компьютерному моделированию руководил профессор машиностроения, биомедицинской инженерии и математики Франческо Костанцо. «Мозг имеет структуру, похожую на микроскопическую губку, сквозь которую может перемещаться жидкость, — объясняет он. — Представьте грязную губку, которой вы моете посуду — как вы ее чистите? Вы держите ее под краном и выжимаете. Благодаря компьютерным симуляциям мы смогли понять, как движение мозга от сокращения брюшных мышц стимулирует ток жидкости в тканях мозга для удаления из них токсичных отходов жизнедеятельности».

Конечно, для того, чтобы применить полученные результаты к людям, понадобятся дополнительные исследования, однако уже можно сказать, что повседневная физическая активность в той или иной степени помогает циркуляции спинномозговой жидкости, снижая риск накопления в тканях мозга продуктов обмена веществ, которые могут становиться причиной развития нейродегенеративных заболеваний.

Ранее ученые выяснили, что движение улучшает память и снижает уровень гормона стресса.