چرا مغز شما نیاز به ورزش دارد
بیماری‌‌ها و راه درمان, پیشگیری بهتر از درمان, فرناز اخباری,ورزش درمانی
به گزارش سایت scientificamerican.com
تاریخ تکاملی انسان توضیح می‌دهد که چرا فعالیت بدنی برای سلامت مغز مهم است.
در دهه ۱۹۹۰، محققان مجموعه‌ای از اکتشافات را که می تواند یک کشف اساسی برای علوم اعصاب باشد اعلام کردند. برای ده‌ها سال بیان می‌کردند که مغز بالغ ناتوان از رشد نورون‌های جدید است. این فکر ادامه یافت و معتقد بودند تا هنگامی که یک فرد به بزرگسالی برسد، مغز به جای به دست آوردن نورون‌ها شروع به از دست دادن آنها می‌کند. اما شواهد نشان می‌داد که مغز بالغ می‌تواند در واقع نورون‌های جدیدی تولید کند. در یک آزمایش خاص با موش‌ها، دانشمندان دریافتند که دویدن ساده بر روی یک چرخ باعث به وجود آمدن نورون‌های جدید در هیپوکامپ با حافظه مرتبط است می‌شود.
از آن زمان، مطالعات دیگر نشان داده‌اند که ورزش بر روی مغز انسان نیز تأثیرات مثبتی دارد، به ویژه زمانی که ما در سنین بالا قرار می‌گیریم، ممکن است به کاهش خطر ابتلا به بیماری آلزایمر و سایر بیماری‌های نورودژنراتیو منجر شود. اما این تحقیق یک سؤال اساسی را مطرح کرده است: چرا ورزش بر مغز تأثیر می‌گذارد؟
فعالیت بدنی عملکرد بسیاری از سیستم‌های اندام بدن را بهبود می‌بخشد، اما معمولاً اثرات آن با عملکرد بهتر ورزشی مرتبط است. به‌عنوان مثال، هنگام راه رفتن یا دویدن، ماهیچه‌های شما نیاز به اکسیژن بیشتری دارند و با گذشت زمان سیستم قلبی عروقی با افزایش اندازه قلب و ساخت رگ‌های خونی جدید واکنش نشان می‌دهد.
تغییرات قلبی عروقی در درجه اول پاسخی به چالش‌های بدنی ایجاد شده با ورزش است که می‌تواند استقامت را تقویت کند. اما چه چالشی پاسخی در مغز ایجاد می‌کند؟
پاسخ به این سؤال مستلزم آن است که در مورد نظرات خود درباره ورزش تجدید نظر کنیم. افراد اغلب پیاده روی و دویدن را فعالیت‌هایی می‌دانند که بدن قادر به انجام آن به صورت خودکار است. اما تحقیقات انجام شده در طول یک دهه گذشته توسط ما و دیگران نشان می‌دهد که این نظر عامیانه اشتباه است. در عوض، به نظر می‌رسد ورزش به همان اندازه یک فعالیت بدنی یک نوع فعالیت شناختی است.
در حقیقت، این پیوند بین فعالیت بدنی و سلامت مغز ممکن است منشأ ویژگی‌های بارز بشر را در میلیون‌ها سال پیش مشخص کند. اگر بهتر بفهمیم که چرا و چگونه ورزش مغز را درگیر می‌کند، شاید بتوانیم از مسیرهای فیزیولوژیکی مربوطه برای طراحی روال‌های جدید ورزش استفاده کنیم که شناخت افراد را در سن بالا تقویت می‌کند – این همان کارهایی است که ما شروع کرده‌ایم
فلکس کردن مغز
برای کشف اینکه چرا ورزش به نفع مغز است، ابتدا باید در نظر بگیریم که کدام جنبه‌های ساختاری و شناختی مغز بیشتربه ورزش پاسخگو هستند. هنگامی که محققان در موسسه مطالعات بیولوژیکی Salk در لا جولا، کالیفرنیا، به سرپرستی فرد گج و هنریت ون پراگ، در دهه ۱۹۹۰ نشان دادند که دویدن باعث افزایش تولد سلول‌های عصبی هیپوکامپ جدید در موش‌ها می‌شود، آنها خاطرنشان کردند که به نظر می‌رسد این روند باعث تولید پروتئینی بنام فاکتور نوروتروفیک مشتق شده از مغز (BDNF) می‌شود.
BDNF در بدن و مغز تولید می‌شود و رشد و بقای نورون‌های نوپا را تقویت می‌کند. گروه Salk و دیگران در ادامه اظهار داشتند که نوروژنز ناشی از ورزش با بهبود عملکرد در انجام وظایف مربوط به حافظه در جوندگان همراه است.
نتایج این مطالعات قابل توجه بود زیرا آتروفی هیپوکامپ به‌طور گسترده با مشکلات حافظه در افراد سالم دوران پیری مرتبط است و در افراد مبتلا به بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر تا حد زیادی گسترش می‌یباد. یافته‌های موجود در جوندگان شروع نگاهی اجمالی به چگونگی مقابله با این کاهش با انجام ورزش را نشان می‌دهد.
در پی تحقیق بر روی حیوانات، محققان در یکسری تحقیقاتی که انجام دادند مشخص کردند در انسان، دقیقاً مانند جوندگان، ورزش هوازی منجر به تولید BDNF می‌شود و ساختارش را تقویت می‌کند – یعنی اندازه و اتصال مناطق کلیدی مغز، از جمله هیپوکامپ.
هیپوکمپوس (هیپوکام یا هیپوکامپ) (hippocampus) قسمتی از دستگاه کناره‌ای (سیستم لیمبیک) در مغز می‌باشد که مرکز یادگیری‌ست.
هیپوکامپ ساختمان عصبی خمیده‌ای‌ست که در مغز در کف ناصیه میانی بطن طرفی مغز قرار دارد.
در یک کارآزمایی تصادفی که در دانشگاه ایلینویز در Urbana-Champaign توسط کرک اریکسون و آرتور کرامر انجام شد، ۱۲ ماه تمرین هوازی منجر به افزایش سطح BDNF، افزایش اندازه هیپوکامپ و افزایش حافظه در بزرگسالان مسن شد.
سایر محققان ارتباطات بین ورزش و هیپوکامپ را در انواع مطالعات مشاهده کرده‌اند. در مطالعه ما در مورد بیش از ۷۰۰۰ میان‌سال تا افراد مسن‌تر در ایالات متحده، که در سال ۲۰۱۹ در تصویربرداری و رفتار مغز منتشر شد، نشان دادیم افرادی که بیشتر وقت خود را صرف انجام فعالیت بدنی متوسط تا شدید می‌کنند، حجم هیپوکامپ بیشتری دارند.
اگرچه هنوز نمی‌توان گفت که آیا این اثرات در انسان با نوروژنز یا سایر اشکال انعطاف‌پذیری مغز، از جمله افزایش ارتباط بین نورون‌های موجود، ارتباط دارد، باز هم، نتایج به روشنی نشان می‌دهد که ورزش می‌تواند به نفع گسترش هیپوکامپ مغز و عملکردهای شناختی آن باشد.
محققان همچنین ارتباطات واضحی را بین ورزش هوازی و فواید ایجاد شده در سایر قسمت‌های مغز، از جمله گسترش قشر جلوی مغز، که دقیقاً در پشت پیشانی قرار دارد، ثبت کرده‌اند. تقویت در این منطقه به عملکردهای واضح‌تر و شناختی اجرایی مرتبط است، که شامل جنبه‌هایی از برنامه‌ریزی، تصمیم‌گیری و توانایی‌های چند وظیفه‌ای است – که مانند حافظه در افراد با پیری سالم رو به زوال می‌رود و در حضور آلزایمر تخریب می‌شوند. دانشمندان گمان می‌کنند که افزایش ارتباط بین نورون‌های موجود، به جای تولد نورون‌های جدید، باعث ایجاد تأثیرات مفید ورزش بر روی قشر جلوی مغز و سایر مناطق مغز در خارج از هیپوکامپ می‌شود.
درست و فعال
با وجود شواهد و مدارکی مبنی بر اینکه ورزش هوازی می‌تواند باعث تقویت سلامت مغز بویژه در افراد مسن شود، قدم بعدی این بود که بفهمیم فعالیت‌های بدنی چه چالش‌های شناختی را به وجود می‌آورد که باعث این واکنش تطبیقی می‌شود. بررسی رابطه تکاملی بین مغز و بدن ممکن است نقطه خوبی برای شروع باشد. Hominins (گروهی که شامل انسان‌های مدرن و نزدیکان در معرض انقراض است) بین شش میلیون تا هفت میلیون سال پیش از نسل منتهی به نزدیک‌ترین اقوام زنده کنونی ما، شامپانزه‌ها و بونوبوها جدا می‌شوند.
در آن زمان، هومینین تعدادی از سازگاری‌های آناتومیکی و رفتاری را تکامل داد که ما را از سایر نخستین‌ها متمایز می‌کند. دو مورد از این تغییرات تکاملی خاص در ورزش مربوط به عملکرد مغز به روشی است که امروزه افراد می‌توانند از آن استفاده کنند.
اول، اجداد ما از قدم زدن برروی چهار پا به سمت قائم بر روی پاهای عقب خود تغییر حرکت دادند. این وضعیت دو پا به این معناست که مواقعی وجود دارد که بدن ما به جای دو یا چند اندام مانند سایر میمون‌ها با یک پا به تعادل می‌رسد. برای انجام این کار، مغز ما باید حجم وسیعی از اطلاعات را با یکدیگر هماهنگ کنند و در این فرآیند، و همچنین جهت حفظ تعادل، فعالیت‌های عضلانی بدن انجام می‌شود. ضمن هماهنگی این اقدامات، باید مراقب هرگونه موانع زیست محیطی نیز باشیم. به عبارت دیگر، صرفاً به این دلیل که ما دوپا هستیم، ممکن است مغز ما از نظر اجداد چهارپایه ما از لحاظ شناختی به چالش کشیده شود.
دوم، شیوه زندگی هومینین‌ها تا حدی تغییر یافت که سطح بالاتری از فعالیت هوازی را در بر بگیرد. شواهد جمع آوری شده ازفسیل‌ها حاکی از آن است که در مراحل اولیه تکامل انسان، اجداد ما احتمالاً میمونهای دوقطبی نسبتاً بی‌تحرک بودند که عمدتا گیاه می‌خوردند. اما در حدود دو میلیون سال پیش، با خشک شدن زیستگاه‌ها در شرایط جوی خنک، حداقل یک گروه از انسان‌های اجدادی شروع به شکار حیوانات و جمع‌آوری غذاهای گیاهی به روش جدید کردند. نزدیک به دو میلیون سال تا زمان ظهور کشاورزی و گله داری حدود ۱۰ هزار سال پیش، شکار و جمع‌آوری بر استراتژی‌های امرار معاش حاکم بود. هرمان پونتزر از دانشگاه دوک و برایان وود از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، نشان داد که به دلیل مسافت طولانی که در جستجوی غذا طی می‌کردند، شکار و جمع آوری، نیازمند فعالیت‌های هوازی بسیار بیشتری نسبت به سایر میمون‌ها داشت.
افزایش تقاضا باعث شد که این تغییر که به سمت یک روال فعال بدنی می‌باشد در مغز روتین انجام شود. وقتی شکارچیان از آن‌جا دور می‌شوند، شکارچیان باید اطراف‌شان را مورد بررسی قرار دهند تا مطمئن شوند که در کجا هستند. این نوع ناوبری فضایی به هیپوکامپ، همان ناحیه مغزی متکی است که از ورزش سود می‌برد و با افزایش سن به آتروفی تمایل دارد.
آتروفی (به انگلیسی: Atrophy) به معنی ار بین رفتن جزئی یا کامل بخشی از بدن است مثل پوست یا بافت یا عضوی که رشد بهنجار داشته‌است. در از بین رفتن تعداد یاخته‌ها تغییری نمی‌کند بلکه اندازه و محتویات آنها کاهش می‌یابد. که علل آتروفی شامل جهش ( ژن می‌تواند به هنگام ساختن اندام از بین برود)، تغذیه ضعیف، گردش خون ضعیف، از دست دادن حمایت هورمونی، از دست دادن اعصاب اندام‌ها، مقدار بیش از حد آپوپتوز در سلول‌ها و استفاده نادرست یا نداشتن ورزش یا بیماری ذاتی در خود بافت است.
علاوه بر این، آنها باید با استفاده از اطلاعات حسی سیستم‌های بینایی و شنوایی خود، منظره‌های غذایی را اسکن کنند. آنها باید به خاطر داشته باشند که قبلاً کجا بوده‌اند و چه نوع خاصی از مواد غذایی موجود بوده است. مغز از این اطلاعات از حافظه کوتاه مدت و بلند مدت استفاده می‌کند و به افراد امکان می‌دهد تصمیم بگیرند و برنامه‌ریزی کنند تا مسیرهای شناختی خود را که توسط هیپوکامپ و قشر جلوی مغز پشتیبانی می‌شود، در سایر مناطق انجام دهد. شکارچیان همچنین اغلب به‌صورت گروهی علوفه می‌کنند، در این حالت ممکن است مکالمه داشته باشند در حالی که مغز آنها تعادل خود را حفظ کرده و آنها را به صورت مکانی در محیط خود قرار می‌دهد. تمام این وظایف چند بخشی تا حدودی توسط قشر جلوی مغز کنترل می‌شود که با افزایش سن نیز تمایل به کاهش دارد.
اگرچه هر حیوان علوفه‌ای (منظور حیوانی است که برای تهیه غذا به‌طور گسترده‌ای نیازمند جستجوی غذا می‌باشد) باید حرکت کند و بفهمد کجا می‌تواند غذا را پیدا کند، شکارچی-جمع‌آوری کننده مجبور به انجام این کارها در طی مسیرهای تندتر هستند که می‌توانند بیش از ۲۰ کیلومتر باشند. با سرعت زیاد، کار چند وظیفه‌ای حتی سخت‌تر می‌شود و نیاز به پردازش سریع‌تر اطلاعات دارد. از دیدگاه تکاملی، معقول است که یک مغز آماده پاسخگویی به مجموعه چالش‌ها در حین و بعد از غذا دادن باشد تا شانس موفقیت در یافتن غذا را به حداکثر برساند. اما منابع فیزیولوژیکی مورد نیاز برای ساختن و حفظ چنین مغزی – از جمله آن‌هایی که از تولد و بقای نورون‌های جدید حمایت می‌کنند – به انرژی بدن نیازدارند، به این معنی که اگر به‌طور مرتب از این سیستم استفاده نکنیم، احتمالاً این مزایا را از دست خواهیم داد.
این دیدگاه تکاملی علوم عصبی در مورد ورزش و مغز امروزه پیامدهای عمیقی برای انسان دارد، که در مقاله‌ای که در سال ۲۰۱۷ درTrends in Neurosciences منتشر شده است، به تفصیل آورده‌ایم. در جامعه مدرن امروزی، برای یافتن مواد غذایی جهت بقا نیازی به فعالیت بدنی هوازی نداریم. آتروفی مغز و شناختی که از بین می‌رود، ممکن است تا حدودی با عادت‌های کم تحرک ما مرتبط باشد. اما صرفاً بیشتر ورزش کردن ممکن است توانایی کامل فعالیت بدنی را برای حفظ افت مغزی در معرض درک قرار ندهد. در واقع، مدل ما نشان می‌دهد که حتی افرادی که قبلاً فعالیت هوازی زیادی دارند، ممکن است بخواهند امور روزمره خود را تغییر دهند.
این امکان وجود دارد که ما همیشه نتوانیم به روش‌هایی که از مکانیسم‌های تکامل یافته ما برای حفظ عملکرد مغز بهره بگیرند استفاده کنیم. به روش‌هایی که بسیاری از ما ورزش هوازی خود را انجام می‌دهیم ، فکر کنید. اغلب ما به سالن‌های بدن‌سازی می‌رویم و از یک ماشین ورزش ثابت استفاده می‌کنیم. وظیفه شناختی‌ترین خواستار در چنین تمرین ممکن است این باشد که تصمیم بگیرد چه کانال را در تلویزیون داخلی تماشا کند.
از این گذشته، این دستگاه‌ها برخی از نیازهای حفظ تعادل و تنظیم سرعت را از بین بسیاری از چالش‌های ذاتی شناختی حرکت در طی یک محیط در حال تغییر، حذف می‌کنند.
اگر این شکل از ورزش ما را تغییر دهد، چه می‌شود؟ اجداد ما در دنیایی غیرقابل پیش‌بینی تکامل یافتند. اگر ما می‌توانیم روال ورزش خود را تغییر دهیم تا شامل چالش‌های شناختی مانند مواردی باشد که پیشوایان شکارچی-جمع‌کننده ما با آن روبرو بودند چه می‌شد؟ اگر بتوانیم با انجام فعالیت‌های خواستار شناختی، اثرات ورزش را تقویت کنیم، شاید بتوانیم اثر بخشی رژیم‌های ورزشی با هدف تقویت شناخت در دوران پیری را افزایش دهیم و به‌طور بالقوه حتی باعث تغییر مسیر بیماری‌های نورودژنرتیو مانند آلزایمر می‌شویم.
حرکت کنید و فکر کنید
در حقیقت، یک تحقیق در حال پیشرفت نشان می‌دهد ورزش با تحریک شناختی ممکن است در واقع بیشتر از ورزش‌هایی که باعث چنین تقاضای شناختی نمی‌شوند، برای مغز مفید باشد. به‌عنوان مثال، Gerd Kempermann و همکارانش در مرکز درمان‌های احیا کننده در درزدن در آلمان در مورد این امکان با مقایسه رشد و بقای سلول‌های عصبی جدید در هیپوکامپ موش پس از ورزش به تنهایی یا بعد از ورزش همراه با دسترسی به یک محیط غنی شده شناختی مورد بررسی قرار دادند. آنها یک اثر افزودنی پیدا کردند ورزش به تنهایی برای هیپوکامپ خوب بود، اما ترکیب فعالیت بدنی با خواسته‌های شناختی در یک محیط تحریک‌کننده حتی بهتر بود و منجر به پیدایش نورون‌های جدیدتری نیز می‌شد. به نظر می‌رسید استفاده از مغز حین و بعد از ورزش باعث افزایش بقای نورون می‌شود.
ما و دیگران – با امید نتایج دلگرم کننده- به تازگی شروع به گسترش این مطالعات از حیوانات برروی انسان کرده‌ایم. به‌عنوان مثال، محققان در جستجوی ترکیب ورزش و چالش‌های شناختی برروی افرادی که دارای کاهش قابل توجه شناختی هستند، تحقیق کرده‌اند.
کای اندرسون-هانلی از کالج Union در Schenectady ، N.Y، تمرین همزمان و مداخلات شناختی را در افراد دارای اختلال شناختی خفیف آزمایش کرده است، شرایطی که با افزایش خطر ابتلا به آلزایمر همراه است. مطمئناً قبل از اینکه بتوانیم نتیجه‌گیری قطعی داشته باشیم، کارهای بیشتری در جمعیت‌هایی مانند این انجام می‌شود، اما نتایج تا کنون حاکی از آن است که افرادی که در حال حاضر کاهش شناختی را تجربه کرده‌اند ممکن است از انجام ورزش هنگام انجام یک بازی ویدئویی ذهنی بهره‌مند شوند و بهبود یابند.
در مطالعات مربوط به بزرگسالان سالم، اندرسون هانلی و همکارانش همچنین نشان داده‌اند که ورزش همزمان با انجام یک بازی ویدئویی شناختی و چالش برانگیز ممکن است افزایش بیشتری در گردش BDNF نسبت به انجام ورزش به تنهایی ایجاد کند. این یافته‌ها بیشتر این ایده را تقویت می‌کند که BDNF در ایجاد بهره‌مندی مغز ناشی از ورزش نقش مهمی دارد.
در مطالعه خود، ما یک بازی طراحی کرده‌ایم که به‌طور خاص جنبه‌های شناخت را به چالش بکشد که با افزایش سن کاهش می‌یابد دارند و احتمالاً در دوران جمع‌آوری علوفه لازم بوده است. در بازی ، بازیکنان در هنگام دوچرخه‌سواری در سطح شدت هوازی متوسط ، به صورت مکانی حرکت می‌کنند و وظایف توجه و حافظه را کامل می‌کنند. برای ارزیابی پتانسیل این روش برای تقویت عملکرد شناختی در بزرگسالان سالخورده، ما گروهی را که در حین انجام بازی ورزش داشتند را با گروهی که ورزش بدون بازی داشتند، گروهی که بازی را بدون ورزش انجام می‌دهد، و گروه کنترل که فقط طبیعت را تماشا می‌کنند مقایسه کردیم. نتایج تاکنون خوش‌بینانه بوده است.
بسیاری از گروه‌های تحقیقاتی دیگر در حال آزمایش ترکیبی از ورزش و کارهای شناختی هستند. در آینده‌ای نزدیک، ما احتمالاً ایده بهتری خواهیم داشت که چگونه می‌توان آنها را برای حمایت و تقویت شناخت در افراد سالم و افرادی که دچار کاهش شناختی مرتبط با بیماری هستند، به بهترین نحو انجام داد. علاوه بر مداخلات ویژه طراحی شده مشابه مواردی که در اینجا توضیح داده شده است، این امکان وجود دارد که مشارکت در ورزش‌هایی که به ترکیبی از کارهای شناختی و هوازی احتیاج دارند، راهی برای فعال کردن این مزایای مغزی باشد.
به‌عنوان مثال، ما اخیراً نشان دادیم که دونده‌های متقاطع دانشگاهی که به‌طور گسترده در مسیرهای پیاده‌روی در فضای باز تمرین می‌کنند، باعث افزایش اتصال بین مناطق مغزی مرتبط با عملکردهای شناختی اجرایی در مقایسه با بزرگسالان جوان اما کم تحرک‌تر شده است. تحقیق آینده به ما کمک خواهد کرد تا دریابیم که آیا این مزایا دردوندگانی که در مناطق کم‌تر پیچیده‌تری تمرین می‌کنند، مثلاً در یک تردمیل، بیشتر است یا خیر؟
هنوز چیزهای زیادی برای کشف وجود دارد اگر چه برای تهیه نسخه‌های خاص برای ترکیب تمرینات و کارهای شناختی هنوز خیلی زود است، اما با اطمینان می‌توان گفت ورزش با افزایش سن، نقش اساسی در حفظ عملکرد مغز دارد. دستورالعمل‌های وزارت بهداشت، درمان و خدمات انسانی ایالات‌متحده نشان می‌دهد که افراد باید حداقل ۱۵۰ دقیقه در هفته با شدت متوسط یا حداقل ۷۵ دقیقه در هفته با شدت شدید (یا ترکیب معادل آن دو) در ورزش هوازی مشارکت کنند. رعایت آن یا انجام بیش از آن توصیه‌های ورزشی برای بدن مفید است و ممکن است سلامت مغز را بهبود بخشد. کارآزمایی‌های بالینی در مورد اثربخشی ورزش همراه با تمرینات شناختی بسیار بیشتر به ما می‌گوید – مثلاً چه نوع فعالیت‌های ذهنی و جسمی بیشترین تأثیر را دارد و شدت و مدت زمان مطلوب ورزش برای تقویت شناخت لازم است؟ اما با توجه به شواهد و مدارکی که تاکنون داشته‌ایم، معتقدیم با ادامه تحقیقات دقیق می‌توان مسیرهای فیزیولوژیکی مربوط به مغز و بدن ایجاد کرد واز ظرفیت تطبیقی مغز ما برای ایجاد انعطاف‌پذیری ناشی از ورزش در دوران پیری استفاده کند.
در پایان، کار کردن با بدن و مغز در حین ورزش ممکن است به تیز نگه داشتن ذهن در کل زندگی کمک می‌کند.
منبع: scientificamerican.com
*مطالب مرتبط:
_ آیا یادگیری یک زبان خارجی از زوال عقل پیشگیری می‌کند؟
_ رژیم غذایی حاوی کولین با کاهش خطر زوال عقل همراه است
_ آلزایمر در خواب حمله می‌کند
_خطر ابتلا به زوال عقل: آیا سبک زندگی و ژنتیک اهمیت دارند؟ از دیدگاه مدرسه عالی پزشکی دانشگاه هاروارد
_ آزمایش خون جدید می‌تواند بیماری آلزایمر را ۳۰ سال زودتر تشخیص دهد.
_وگان و رژیم غذایی گیاهی سلامت مغز را به خطر می‌اندازد
_تشخیص آلزایمر ۷ سال قبل از بروز اولین علائم