Чтобы убедиться, что именно интенсивная физическая нагрузка привела к подобным изменениям в мозге животных, ученые из Института Солка подключили к эксперименту еще одну группу мышей. Эти подопытные экземпляры учились проходить лабиринт. Им приходилось много думать, но не так много двигаться, как их собратьям, которые проводили все свое «свободное» время на беговом колесе. К немалому удивлению ученых, возможность прилагать познавательные усилия не привела к такому бурному росту новых мозговых клеток, к какому приводил бег. Каков вывод? Даже если за долгий трудовой день мы измотаны так, как будто пробежали марафон, это не то же самое, что действительно накрутить соответствующее количество кругов на треке, – во всяком случае, для нашего мозга. Интенсивная физическая нагрузка важна для роста новых мозговых клеток.
У подвижных мышей наибольший рост новых клеток наблюдался в лимбической системе головного мозга, а именно в гиппокампе. Это один из основных мозговых центров, участвующий в передаче новой информации и знаний на хранение в долговременную память.
Мозг обладает потрясающей пластичностью, особенно в детском возрасте, и физическая активность может существенно улучшить умственную деятельность ребенка. Профессор Иллинойского университета Чарльз Хиллман посвятил значительную часть своей карьеры исследованию и документальному подтверждению огромного значения гимнастики для развития силы ума подрастающих людей. Его работа наглядно показывает, что время, посвященное физической активности, не бывает потрачено впустую и уж тем более не идет в ущерб успехам в учебе. Скорее наоборот, поддержание физической формы способствует повышению школьной успеваемости ребенка.
В недавнем исследовании Хиллман, его коллега Арт Крамер и их сотрудники собрали данные о физическом состоянии группы детей в возрасте 9–10 лет. Они сканировали мозг школьников, пока те выполняли ряд тестов, специально разработанных для проверки способностей к логическому мышлению, аргументации и умозаключениям, а также памяти. Как оказалось, дети, находящиеся в хорошей физической форме, справлялись с тестами на запоминание гораздо лучше своих сверстников. И самое интересное, по уровню физической подготовки каждого ребенка можно было довольно точно судить о размере его гиппокампа. Как и у мышей, проводивших много времени на беговом колесе, лучше других подготовленные в физическом плане дети обладали и самым развитым гиппокампом{190}.
Чтобы найти дополнительные подтверждения существования связи между хорошей физической формой и подвижностью ума, Хиллман и Крамер решили проверить, можно ли найти конкретные факты того, что занятия физкультурой действительно приносят непосредственную пользу для функционирования молодого мозга{191}. Исследователи попросили группу детей посетить их лабораторию по двум разным поводам. Во время первого визита маленькие гости делали небольшую физзарядку: на протяжении двадцати минут они занимались ходьбой с довольно высокой скоростью на беговой дорожке. Во время второго визита они спокойно сидели в креслах в продолжение тех же двадцати минут. В обоих случаях – и после отдыха, и после упражнений (но уже тогда, когда сердечный ритм испытуемых приходил в норму) – детей просили выполнить когнитивные тесты. Например, им предлагали сфокусироваться на одном важном фрагменте информации на компьютерном экране и игнорировать все остальное, что будет появляться на мониторе. Такой тип умственной деятельности не назовешь незнакомым для ребенка – он часто попадает в подобные ситуации – например, при выполнении домашних заданий телефон постоянно пикает, потому что друг шлет ему SMS. Чтобы успешно выполнить поручение учителя, ребенок должен сфокусироваться на учебном материале и игнорировать все искушения и поводы для отвлечения внимания. Или сравним с ситуацией на экзамене, когда ученику нужно сконцентрироваться на задачах и не позволять своим мыслям забегать вперед – скажем, думать о том, куда они с друзьями пойдут после школы. Иными словами, испытания в рамках эксперимента были направлены на оценку способности ребенка фокусироваться, совершенно необходимой для успевания в школе.
После физических упражнений дети намного лучше справлялись с когнитивными тестами, чем после отдыха, при этом их мозг работал намного резвее. Нейронная активность лобной и теменной долей мозга, которая, как известно, отражает способность контролировать внимание (что является залогом школьной успеваемости), существенно усиливалась после того, как дети занимались физкультурой – по сравнению с тем, когда они просто сидели.
На протяжении длительного периода времени в эволюции человека наши предки занимались охотой и собирательством. Передвигаться по долинам и взгорьям, преследуя дичь или собирая орехи и ягоды, было жизненно необходимо, так как от этого зависело выживание. Следовательно, мозг и тело человека развивались в условиях подвижного образа жизни. Потребность в физической активности, похоже, закодирована у нас в генах{192}. Однако в наши дни городские жители – дети, взрослые или пожилые – обычно двигаются намного меньше, чем «предписано» генами. Последствия сидячего образа жизни проявляются в виде проблем со здоровьем ума и тела. Физически более развитые дети лучше справляются со школьными тестами. Пожилые люди, сохраняющие активность, меньше подвержены риску потери памяти и других важных когнитивных способностей. Обеспечивая детям возможность больше двигаться и заниматься спортом, мы помогаем им не только накачивать мышцы, но и оттачивать умственные способности. Взрослым же регулярные физические нагрузки помогают предотвратить деградацию мозга. По мере того как академические тесты в школах становятся все популярнее, а школьные бюджеты – все скромнее, большие перемены, уроки физкультуры и физическая активность в целом оказываются в первых рядах «кандидатов на вылет» из школьного графика. А все из-за ошибочного представления, будто детям следует проводить больше времени в классе и меньше – бегая по коридорам. Дескать, так будет и дешевле, и проще добиться повышения показателей успеваемости в учебе. Однако открытия ученых-нейробиологов рисуют нам совсем иную картину. Если мы хотим, чтобы дети росли здоровыми и умными, чтобы они могли сосредоточивать внимание, формулировать мысли, делать умозаключения и обосновывать точку зрения, необходимо к тем трем умениям, которые мы считаем обязательными для каждого школьника: читать, писать и считать, добавить еще одно, четвертое, – бегать. Нам также необходимо позаботиться о том, чтобы у детей была возможность заниматься спортом и вне стен школы. Ведь нередко во внешкольное время у детей нет повода и стимула для выполнения физических упражнений. Когда мы поймем, насколько важна физическая активность для развития умственных способностей, нам откроется рецепт школьной успеваемости: заставьте детей двигаться!
Физическая активность имеет большое значение для улучшения показателей мозговой активности и в более зрелом возрасте, а не только в детстве; правда, вопрос влияния физической активности на работу мозга у молодых взрослых изучен не так хорошо. С окончания подросткового возраста и до конца третьего десятка лет жизни наш мозг находится на пике своих возможностей. Но даже в этот период нам не всегда удается показать то, что можно было бы от нас ожидать. У каждого бывали ситуации, когда стресс из-за предстоящего важного события – экзамена, выступления или собеседования – буквально обкрадывал нас, оставляя с пустой головой, и нам не удавалось продемонстрировать лучшее, на что мы способны в привычной обстановке. Однако физические упражнения могут помочь нам обеспечить себе доступ ко всем своим когнитивным ресурсам даже в таких обстоятельствах.
Короткие серии упражнений особенно полезны для функционирования таких участков мозга, как префронтальная, теменная кора и гиппокамп, то есть тех, где происходит организация мышления, аргументации и особенно кратковременной памяти. В определенном смысле кратковременная память похожа на оперативную память компьютеров. Она позволяет нам работать с любой информацией, находящейся в нашем сознании. Еще она помогает фокусироваться на том, что в наибольшей степени отвечает нашим потребностям и способствует решению текущей задачи, одновременно отсеивая все, что не имеет отношения к делу. Кратковременная память – основной показатель IQ, коэффициента умственного развития{193}.
У оперативной памяти есть одна очень важная особенность: она ограничена. То есть для ее работы выделен определенный объем ресурсов мозга – и все. В напряженных ситуациях – например, когда мы сдаем экзамен, делаем презентацию для клиента или проходим собеседование при приеме на работу – в нашем распоряжении остается и того меньше. Стресс истощает кратковременную память, просто «съедает» ее. А вот физические упражнения, напротив, заряжают энергией те участки мозга, которые поддерживают оперативную память, в результате чего обостряются умственные способности, улучшается настроение и снижается стресс. Наибольший прилив энергии от физической зарядки получают, как правило, те люди, у которых кратковременная память работает хуже, чем у других.
