Что делать, когда близится дедлайн, а ничего еще не готово? Рекламный лозунг шоколадных батончиков подсказывает нам: «Заряжай мозги!». Старшее поколение вспомнит, как всем детям давали невкусный рыбий жир в школах и детских садах: «омега-3-жирные кислоты полезны для мозга». Тем, кто носил в детстве очки, рекомендовали есть побольше черники и моркови — «для зрения». Но насколько продукты питания действительно могут повлиять на состояние нашего мозга — и как именно?
Еда (пищевое подкрепление) выступает для нас таким же вознаграждением, как эротические или финансовые стимулы.
Очень часто еда служит не только средством насыщения и утоления чувства голода, но и получения положительных эмоций, награды («заедаем стресс»). В мозге человека за переживание вознаграждения отвечает система базальных ганглиев — структур, расположенных под корой головного мозга. Оказывается, что вкусная еда является для человека таким же сильным подкрепляющим стимулом, как деньги или эротические стимулы, и это подтверждается активацией в системе базальных ганглиев. Но обнаруживаются и специфичные реакции мозга человека именно для пищевых стимулов — активируется правый островок, структура, которая отвечает за синтез наших внутренних, или интероцептивных, ощущений. Когда мы смакуем каждый кусочек нового блюда, мы анализируем все оттенки вкуса.
Однако не только еда воспринимается по-особенному в мозге человека, но она также может влиять на работу мозга. В суточном рационе современного человека преимущественно преобладают углеводы (простые и сложные), и одним из самых известных простых углеводов (моносахаридом) является глюкоза. Нейроны и клетки мышц активнее всех других клеток организма потребляют глюкозу. Для того, чтобы клетки могли захватить глюкозу, необходим инсулин — гормон, вырабатываемый поджелудочной железой. Но в ряде случаев клетки организма теряют чувствительность к инсулину и становятся к нему невосприимчивыми (к факторам относят генетическую предрасположенность, абдоминальное ожирение и артериальную гипертензию). Глюкоза в этих случаях усваивается клетками недостаточно, а ее уровень в крови повышается. В ответ на это поджелудочной железой усиливается выработка инсулина — как защитная реакция организма. Такое состояние называется инсулинорезистентность.
Только в 50-е годы прошлого века установили, что мозг тоже чувствителен к инсулину. Более того — оказалось, что инсулин влияет на нейропластичность, способность мозга к перестройкам. Также инсулин тормозит процесс апоптоза (программируемой клеточной смерти — процесса, который может запускаться автоматически в клетках с существенно поврежденной ДНК), может модулировать тонус сосудов и влиять воспалительные реакции через глиевые клетки — «вспомогательные» клетки мозга. Так, исследование «Северного Манхеттена» (NOMAS), направленное на изучение фактора риска сосудистых заболеваний в пожилом возрасте, показало, что среди 1509 пациентов, у которых не было диабета, но была инсулинорезистентность, за 9 лет у 180 из них развилось заболевание: 46 перенесли ишемический инсульт, 45 — инфаркт миокарда, и 121 пациент умер по причине других сердечно-сосудистых заболеваний.
За пределами мозга в организме человека тоже вырабатываются вещества, которые могут влиять на когнитивные способности. Так, некоторые гормоны, которые вырабатываются в жировой ткани и кишечнике, способны влиять на работу нейронов. Один из них — глюкаго́ноподо́бный пепти́д-1 (GLP1) — участвует в метаболизме, стимулируя клетки поджелудочной железы вырабатывать инсулин и подавляя процесс потребления пищи через гипоталамус в мозге. У крыс, которым вводили этот пептид напрямую в мозг, улучшалась ассоциативная и пространственная память.
Известно ли науке что-нибудь о диетах? Ряд самых популярных диет — средиземноморская и кетогенная — и пищевых привычек подвергался изучению в Европе и США. Активное изучение началось после масштабных когортных скрининговых исследований факторов риска инсульта, продолжавшихся несколько лет, таких как исследование REGARDS (The Reasons for Geographic and Racial Differences in Stroke study) в США, в котором в 2003–2007 годах приняли участие 30000 человек. Наиболее высокий риск смертности после перенесенного инсульта был обнаружен при «южной» диете, богатой жареной пищей и сладкими напитками и бедной овощами и фруктами. Огромное количество полученных данных об особенностях режима питания и образа жизни, которое дало это исследование, до сих пор анализируется. Следуя современным гипотезам о негативном влиянии хронической воспалительной среды организма на протекание заболеваний (их осложнение), ученые из университета Эмори определили точные индексы определенных продуктов и привычек, влияющих на уровень маркеров воспаления в крови — С-реактивного протеина и интерлейкинов 6, 8 и 10. Так, поедание помидоров по этой шкале равняется -0.78 за счет содержания бета-каротина, витамина С и антиоксиданта ликопина. А вот добавленный к яичнице бекон принесет +0.68: омега-6-жирные кислоты влияют на экспрессию интерлейкина 6 и 8.
Эффект средиземноморской диеты изучался в Испании: более 7000 участников 55–80 лет в течение почти 5 лет питались на основе классической средиземноморской диеты с увеличенным количеством оливкового масла (минимум 4 столовых ложки в день) или орехов (минимум 3 порции в неделю), и их результаты сравнивали с группой, которая придерживалась диеты с низким содержанием жира. При этом питание групп со средиземноморской диетой включало как минимум 3 порции овощей и 2 порции фруктов в день, а также трижды в неделю — морепродукты или рыбу, бобовые. Блюда из красного мяса рекомендовали заменять на белое мясо. Итоги исследования показали, что у участников, придерживавшихся средиземноморской диеты, отмечалась более низкая частота сердечно-сосудистых заболеваний.
Витамины в таблетках не могут заменить продукты питания.
Когда в рационе отсутствуют продукты, которые содержат, например, те же омега-3-жирные кислоты, многие пытаются решить эту проблему приемом витаминов из банки. Оказывается, практически единственные, кому прием таких витаминов может оказаться полезным — люди с дефицитом витамина В12 или В9 (и при других видах дефицитарности). Перед запуском нового витаминно-минерального комплекса крайне редко проводятся масштабные исследования, доказывающие их эффективность; большая часть представленных на мировом рынке витаминов, направленных на «здоровье мозга», несмотря на их распространённость, не дают значимого эффекта и не могут быть использованы для улучшения когнитивных способностей или уменьшения возрастного или патологического когнитивного снижения.
Наше обучение и память напрямую связаны с пластичностью.
Но все-таки, когда говорят о здоровом образе жизни, упоминают не только «правильное питание», но и физические нагрузки. Помимо общеукрепляющего действия на организм, физические упражнения оказывают прямое воздействие на мозг. Способности мозга к изменениям характеризуются такой особенностью, как синаптическая пластичность — изменение силы синапсов, связей между нейронами. Долговременная память человека опирается на создание такой обновляемой динамической системы связей. Некоторые химические вещества напрямую влияют на пластичность мозга. Например, к ним относится нейротрофический фактор — особый белок, который стимулирует развитие нейронов и связей между ними, и в том числе влияет и на появление новых нейронов в гиппокампе (ключевой структуре мозга, вовлеченной в перенос информации в долговременную память). Впервые положительную связь между ежедневными физическими упражнениями и ростом нейротрофического фактора показали на крысах: если крыса бегала в колесе каждый день или через день, уровень нейротрофического фактора достигал 160–174 процентов от первоначального уровня и рос пропорционально тому, сколько времени продолжалась нагрузка. При этом рост количества фактора продолжался даже после 3 месяцев «тренировок». Если же упражнения внезапно прекращались, уровень фактора начинал снижаться только спустя несколько дней отдыха. «Точное расписание» для человека еще не удалось установить, однако подчеркивается, что преимущественно влияние оказывают именно регулярные аэробные, а не силовые тренировки. Этот эффект сохраняется даже в зрелом и пожилом возрасте: у людей 55–80 лет, который год принимали участие в исследовании влияния регулярных аэробных нагрузок, увеличился объем гиппокампа на 2 процента и пространственное запоминание по сравнению с контрольной группой. Уже упомянутый режим питания с большим количеством простых углеводов и обработанной пищи также негативно влияет на уровень нейротрофического фактора. Исследование, проведенное на пациентах с клиническим диагнозом ожирения, показало, что диета продолжительностью три месяца с исключением рафинированного сахара и уменьшением общего объема потребляемых калорий на 25 процентов («безопасный» уровень) привела к увеличению уровня нейротрофического фактора даже при наличии инсулинорезистентности.
Так только ли в тарелке здоровье мозга? Помимо сбалансированного питания, направленного на исключение рафинированного сахара и ограничения/исключения обработанного мяса (к нему относятся сосиски, бекон, тушенка и др.), важна физическая нагрузка — они взаимно дополняют друг друга. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) установила порог минимальной физической активности, эффективной для здорового образа жизни — 150 минут умеренной интенсивности в неделю для взрослых, а активным образ жизни будет считаться, если человек проходит минимум 7500 шагов в день. Для тех, кто не представляет себя в спортзале, тоже есть выход — к умеренной нагрузке относятся и танцы, активные прогулки с собакой, ходьба быстрым шагом.
