Physiology and Behaviour: 20-минутная зарядка запускает мозг после плохого сна

В новых исследованиях изучалось, как сон, уровень кислорода и физические нагрузки влияют на нашу способность выполнять умственные задачи. Сон является основополагающим фактором для поддержания здорового образа жизни: взрослым рекомендуется спать от семи до девяти часов в сутки.

Однако, согласно последним исследованиям, 40% населения планеты не получают достаточного количества сна.

Последствиями хронического недосыпания являются сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, нейродегенеративные расстройства и депрессия. В краткосрочной перспективе недостаток сна может привести к снижению когнитивных способностей (КС), что негативно сказывается на устойчивости внимания, рассудительности и эмоциональном состоянии.

Исследование, проведенное под руководством Университета Портсмута, показало, что когнитивные показатели улучшаются во время тренировок умеренной интенсивности, независимо от состояния сна и уровня кислорода.

Доктор Джо Костелло из Школы спорта, здоровья и физических упражнений Университета (SHES) сказал:

Из существующих исследований мы знаем, что физические упражнения улучшают или поддерживают нашу когнитивную деятельность даже при снижении уровня кислорода. Но это первое исследование, в котором было показано, что физические упражнения улучшают когнитивные способности как после полной, так и частичной депривации сна, а также в сочетании с гипоксией.

Полученные результаты существенно дополняют наши знания о взаимосвязи между физическими упражнениями и этими стрессовыми факторами и помогают укрепить идею о том, что движение — это лекарство для тела и мозга.

Исследование, опубликованное в журнале Physiology and Behaviour, включало два эксперимента, в каждом из которых участвовало по 12 человек (всего 24 человека). В первом эксперименте изучалось влияние частичного лишения сна на когнитивные способности человека, а во втором — влияние полного лишения сна и гипоксии. В обоих случаях у всех участников наблюдалось улучшение когнитивных показателей после 20-минутной езды на велосипеде.

Поскольку мы рассматривали физические упражнения в качестве позитивного вмешательства, мы решили использовать программу умеренной интенсивности, как это рекомендуется в существующей литературе, — добавляет доктор Костелло.

Если бы упражнения были более длительными или интенсивными, это могло бы усилить негативные результаты и само по себе стать стрессовым фактором.

В первом эксперименте испытуемым давали только пять часов сна в сутки в течение трех дней. Каждое утро им давали семь заданий, которые они должны были выполнить в состоянии покоя, а затем во время езды на велосипеде. Перед выполнением заданий их также просили оценить уровень сонливости и настроение.

Результаты показали, что влияние трех ночей неполного сна на исполнительные функции было непоследовательным. В статье говорится, что это может объясняться тем, что некоторые люди более устойчивы к легкому или умеренному дефициту сна. Однако независимо от состояния сна физические упражнения умеренной интенсивности улучшали выполнение всех заданий.

Во втором эксперименте участники провели всю ночь без сна, а затем были помещены в гипоксическую (с низким содержанием кислорода) среду в лаборатории экстремальных условий Университета. Несмотря на снижение уровня кислорода, физические упражнения продолжали улучшать когнитивные показатели.

Соавтор исследования, доктор Томас Уильямс (Thomas Williams) из университетской группы по изучению экстремальных условий, объяснил, почему группа решила изучить комбинацию стрессовых факторов для проведения исследования:

Недостаток сна часто возникает в сочетании с другими стрессовыми факторами. Например, люди, путешествующие на большой высоте, также могут испытывать нарушение режима сна.

Одна из возможных гипотез о том, почему физические упражнения улучшают когнитивные показатели, связана с увеличением мозгового кровотока и оксигенации, однако наши результаты свидетельствуют о том, что даже при выполнении физических упражнений в условиях низкого уровня кислорода участники исследования все равно могли выполнять когнитивные задачи лучше, чем в состоянии покоя в тех же условиях.

В статье говорится, что объяснениями того, почему КС улучшается во время физических упражнений — даже при недостатке сна и низком уровне кислорода — могут быть изменения в количестве гормонов, регулирующих работу мозга, а также ряд психофизиологических факторов, включая мозговой кровоток, возбуждение и мотивацию.

Это позволяет предположить, что когнитивная деятельность зависит не только от префронтальной коры (ПФК) головного мозга, хотя она и играет важную роль в выполнении заданий.

ПФК очень чувствительна к нейрохимическому окружению и очень подвержена стрессу, — пояснил соавтор исследования Хуан Игнасио Бадариотти с факультета психологии университета.

Она регулирует наши мысли, действия и эмоции и считается основной частью мозга, связанной с исполнительными функциями.

Однако наши результаты свидетельствуют о том, что механизмы, лежащие в основе КС, не могут быть изолированы от этой области, и вместо этого мы должны рассматривать его как продукт ряда скоординированных процессов, широко распространенных в различных областях коры и подкорки.

В статье рекомендуется провести дальнейшие исследования, чтобы выяснить, какие нейробиологические механизмы лежат в основе процесса когнитивной функции. Это открытие будет полезно всем, кто испытывает нарушения сна или недостаток кислорода, включая альпинистов и лыжников, а также родителей маленьких детей и вахтовых работников.

Авторы также отмечают, что в исследование были включены только здоровые молодые люди, а несколько человек были исключены из исследования из-за побочных явлений. Авторы надеются провести дальнейшее изучение взаимосвязи между КС и стрессовыми факторами с более широким кругом участников.

25.11.2023