Принято считать, что выносливость растёт благодаря мышцам, сердцу и обмену веществ. Но новое исследование на мышах говорит: без сигнала из мозга эти изменения могут не запуститься. Работа опубликована в журнале Neuron.

Речь о крошечной группе клеток в глубине мозга - в вентромедиальном гипоталамусе. Эта область управляет расходом энергии, аппетитом и уровнем сахара в крови. Среди её клеток есть нейроны, вырабатывающие белок SF1 (steroidogenic factor-1, стероидогенный фактор-1). Учёные из Пенсильванского университета и Провиденс-колледжа предположили, что именно эти клетки могут координировать реакцию организма на физическую нагрузку.

Сначала мышам дали одну пробежку на дорожке. В их мозге выросла активность гена Bdnf - маркера того, что нейроны включились в работу. Затем исследователи с помощью генетического инструмента заблокировали SF1-нейроны: те перестали передавать химические сигналы соседним клеткам. В тесте на беговой дорожке такие мыши выдыхались быстрее обычных, а обмен веществ (его оценивали по потреблению кислорода и выделению углекислого газа) сжигал углеводы раньше, чем жиры.

Дальше был трёхнедельный курс тренировок. Контрольные мыши постепенно бежали дольше и дальше. Мыши с отключёнными SF1-нейронами не прибавляли в выносливости, а в их мышцах не включались гены, которые обычно помогают адаптироваться к нагрузкам.

С помощью миниатюрных микроскопов на голове учёные следили за активностью нейронов в реальном времени по уровню кальция - он растёт, когда клетка "срабатывает". Оказалось, что часть SF1-нейронов стабильно активируется сразу после окончания бега. За неделю ежедневных тренировок таких клеток становилось больше, и они работали интенсивнее.

У тренированных мышей эти нейроны были электрически возбудимее и чаще генерировали спонтанные импульсы. А на их отростках-дендритах появилось вдвое больше мелких выростов - дендритных шипиков, через которые проходят связи между нейронами. То есть мозг физически перестраивался под нагрузку.

Ключевой эксперимент использовал оптогенетику - метод, при котором светом включают или выключают нужные клетки. Если SF1-нейроны подавляли светом ровно на 15 минут сразу после каждой пробежки, прирост выносливости почти исчезал. А если их, наоборот, искусственно стимулировали час после тренировки, мыши превосходили свой обычный потолок. Это сопровождалось ростом сахара в крови и расхода энергии - возможно, так запускаются сигналы восстановления.

Важно: это статистическая связь и эксперимент на животных, а не доказательство того же механизма у людей. Метаболизм грызунов не совпадает с человеческим, а люди тренируются дольше и разнообразнее. Учёные пока не знают, как именно мозг получает сигнал, что бег закончился, и те же ли нейронные пути задействованы при силовых тренировках или интервальном беге. Но если эту цепочку "мозг - тело" удастся описать, она может подсказать, как помочь тем, кому тяжёлые нагрузки противопоказаны.

Источник: PsyPost