Да, исследований о влиянии физкультуры на мозг пожилых людей было проведено немало. Но при этом мы очень мало знаем о действии аэробных нагрузок на здоровых молодых людей. Обычно считается, что они находятся на пике своих интеллектуальных возможностей и потому им вроде как некуда улучшаться. А вот снижение когнитивных способностей в пожилом возрасте – явление обычное, так что окно возможных улучшений в этой группе гораздо шире, чем у молодых людей. Но если физкультура никак или почти никак не влияет на функцию мозга молодых (и относительно молодых), то почему же я заметила поразительное влияние, который оказывал на качество моих грантовых заявок мой режим тренировок? Оказывается, исследований взрослых, но не пожилых людей проводилось так мало, что никаких достоверных выводов по этой возрастной группе сделать нельзя. Мне захотелось изменить ситуацию.

Итак, нейробиология не добилась особенных успехов в изучении влияния физкультуры на мозговые функции молодых людей. Но мечта об изобретении волшебной таблетки, которая делала бы нас умнее, испокон веков привлекала ученых. В таких книгах, как классическая «Миссис Фрисби и крысы НИПЗ» (1971), и таких фильмах, как «Цветы для Элджернона» (1959), раскрывалась тема улучшения интеллекта как людей, так и крыс. В фильме «Области тьмы» Брэдли Купер играет растрепанного неудачника в обносках. И вот ему неожиданно (и незаконно) перепадают мощные таблетки, усиливающие когнитивные способности. Приняв одну, он тут же зарабатывает кучу денег на бирже, делает себе хорошую стрижку, покупает новую одежду и живет на широкую ногу – пока не начинаются побочные эффекты этой «умной» таблетки. В конце фильма герой становится настолько умным, что находит способ модернизировать пресловутую таблетку: исключить ее побочные действия, но сохранить когнитивные преимущества. В результате он избирается в Сенат и осваивает раговорный китайский язык. Поразительно! В фильме «Восстание планеты обезьян» герой Джеймса Франко изобретает новый препарат (на этот раз – в форме газа для вдыхания), который усиливает когнитивные функции у людей с болезнью Альцгеймера. Так он ликвидирует ущерб, который наносит мозгу эта болезнь. Лекарство появляется слишком поздно, чтобы спасти отца Франко, зато шимпанзе Цезарь, случайно вдохнув его, внезапно обретает способность говорить и захватывает целый город! Вот вам пример чудесного сильнодействующего лекарства! Очевидно: «таблетка для ума» – объект сильнейшего интереса.

Но это все фантастика. В реальном мире физкультура не окажет такого мощного действия, как таблетка Брэда или газ Джеймса. Но все же она действует. Я на себе убедилась, что целенаправленные тренировки могут заметно влиять на целый спектр функций мозга, которыми человек пользуется ежедневно. Знакомство с исследованиями показало: о влиянии физкультуры на молодых людей известно очень мало. Теперь у меня была прекрасная возможность поднять этот вопрос в своем авторском курсе «Могут ли физические упражнения изменить мозг?». Мои студенты будут тренироваться один час в неделю в течение семестра, то есть приблизительно 14 недель. Мне недоставало всего лишь двух условий, чтобы превратить этот курс в «настоящее» научное исследование. Первое из них – возможность тестировать способности студентов к запоминанию и вниманию в начале и конце семестра. А второе – наличие «контрольной» группы, которая проводила бы вместе столько же часов, но не занималась бы физкультурой. Важно, что и контрольную группу мне тоже следовало бы протестировать в начале и конце семестра. Словом, хотя мое исследование обладало многими чертами классического, недостатков у него было в избытке. В настоящем классическом исследовании студентов нужно было бы случайным образом распределить на две группы: с занятиями физкультурой и без них, но с тем же инструктором. Вместо этого я заставила заниматься студентов, которые пожелали этого и выбрали мой курс. А сравнивала я их с теми, кто выбрал другой факультативный курс и ходил к другому преподавателю. Это было лучше, чем просто наблюдательное исследование: ведь мы не могли произвольно распределять студентов, не обращая внимания на их личный выбор. Но наше исследование не дотягивало до настоящего рандомизированного контролируемого эксперимента. И тем не менее такая неоптимальная схема эксперимента меня вполне устраивала. Был еще один фактор, который мне приходилось принимать во внимание: занятия в группе проходили раз в неделю, так что и стимул в виде физкультуры действовал всего лишь раз в семь дней. Если бы я планировала это исследование на свой вкус, то мои студенты тренировались бы по крайней мере трижды в неделю. Но, в конце концов, это был всего лишь предварительный учебный эксперимент. Я организовала его, чтобы по-новому увлечь студентов экспериментированием: мы должны были обсуждать все недостатки нашего эксперимента. Разбор этих вопросов должен был стать частью теоретического курса. Надо сказать, студентов на мой курс записалось немного (по сравнению с крупными клиническими исследованиями). Поэтому я заранее готовилась к отрицательному результату и говорила себе: «Вряд ли увидим хоть какой-то эффект». С другой стороны, любой, даже самый странный результат, обещал быть невероятно интересным.

Почему для эксперимента я выбрала интенсати? Потому, что важная роль в этом виде фитнеса отводилась осознанному намерению. Я остановилась на интенсати (а не на более «чистой» форме аэробных упражнений вроде бега, классической аэробики или кикбоксинга), потому, что моей целью было проверить тот эффект, который я наблюдала на себе. Я хотела посмотреть: испытают ли студенты во время исследования то же влияние, что и я? И если бы ответ оказался положительным, я хотела бы в следующих исследованиях отделить индивидуальные эффекты от действия собственно аффирмаций и упражнений. Кроме того, интенсати должен был увлечь и мотивировать студентов. В качестве бонуса: заниматься им можно было прямо в аудитории, а не в спортзале – туда студентам пришлось бы ходить отдельно.

Оказалось, что контрольную нейробиологическую группу, которая не тренировалась бы, можно найти на моей кафедре! С тестированием, однако, были проблемы: не хватало опыта. Поэтому я стала искать помощника, и пока эта идея крутилась у меня в мозгу, я случайно встретила коллегу – он и стал моим сотрудником в этом проекте. Скотт Смол, нейробиолог и невролог из Колумбийского университета, случайно проходил мимо, когда я сидела на ступеньках главного входа в конференц-центр в Вашингтоне, отдыхая после хождения по крупной нейробиологической выставке. Мы разговорились, и я рассказала Скотту о моем интересе к спортивным занятиям и их связи с мозгом. А также о своем авторском курсе. Оказалось, что Скотт и его коллега Адам Брикман (также нейробиолог и невролог Колумбийского университета) тоже изучали влияние спортивных занятий на когнитивные способности людей. Они были заинтересованы в сотрудничестве и получении дополнительных данных по здоровым молодым людям, которые могли бы подтвердить первые полученные ими результаты. Я пришла в восторг от такой перспективы! Вернувшись в Нью-Йорк, мы начали планировать общее исследование по поводу физкультуры, опираясь на мой курс. Так что иногда самые полезные научные знакомства завязываются, когда ты просто сидишь на ступеньках, скинув обувь, и отдыхаешь после ходьбы.

Чего мы ждали от занятий физкультурой? Как, на наш взгляд, физические упражнения должны были повлиять на мозг здоровых, молодых и активных неврологов-старшекурсников из Нью-Йоркского университета? Ответ на этот вопрос вытекает из результатов исследований, которые я описывала раньше: влияния бега в колесе на нейрогенез в гиппокампе крыс.

Вообще, это направление исследований отличается интересной и противоречивой историей – она восходит еще к 1960-м годам. Потребовались немалые усилия, чтобы убедить людей: нейрогенез во взрослом мозге возможен. Долгое время считалось, что после достижения зрелости новые нейроны в мозгу человека уже не рождаются. Эта мысль прочно укоренилась в умах ученых и была широко распространена в нейробиологическом сообществе вплоть до середины 1990-х гг. Хотя еще в конце 1970-х пара исследователей из Бостонского университета опубликовала первые свидетельства того, что в мозге взрослой крысы могут рождаться новые нейроны.

К несчастью, в тот момент уверенность, что взрослый мозг – это застывшая система, прочно господствовала в ученой среде. Поэтому то раннее исследование не произвело особого впечатления. Гораздо позже, чуть ли не через 20 лет, появилась сразу целая серия исследований с использованием более современных (и более убедительных) подходов. Ее результаты показали, что блестящие новенькие нейроны исправно производятся и в зрелом возрасте – как в гиппокампе, так и в обонятельной луковице. В 1998 году международная команда ученых из Швеции и США представила первые прямые доказательства нейрогенеза в гиппокампе взрослого человека. Это было сделано весьма хитрым способом. О том, что в мозге крысы произошло рождение новых нейронов, вы узнаете, если только принесете животное в жертву. Для этого надо предварительно сделать в его мозг инъекцию вещества под названием BRDU, или бромдезоксиуридина. Это вещество накапливается только в недавно разделившихся клетках. В гиппокампе мозга взрослой крысы многие клетки оказались им помечены. Шведские и американские ученые вспомнили, что BRDU часто используют для наблюдения за ростом клеток раковой опухоли, и группе онкобольных также ввели BRDU. Затем исследователи получили у этих людей разрешение исследовать их мозг после смерти. В результате выяснилось, что в гиппокампе взрослых людей, как и в гиппокампе крыс, тоже имеются помеченные BRDU клетки (не забывайте, что у человека два гиппокампа – один в правом, другой в левом полушарии). Таким образом удалось установить, что у взрослых людей, как и у взрослых крыс, в гиппокампе рождаются новые нервные клетки.

Именно на этом вопросе мы собирались сосредоточиться при изучении моего нового курса «Могут ли физические упражнения изменить мозг?». То есть может ли повышенная аэробная активность занятий интенсати, которые я буду вести, усилить нейрогенез в гиппокампе моих студентов – и вследствие этого улучшить функцию их памяти? Известно, что физические упражнения улучшают когнитивные функции пожилых людей, а мы знаем, что нейрогенез с возрастом ослабевает. Мы собирались проверить идею о том, что у моих юных студентов уровень нейрогенеза, благодаря физическим упражнениям, тоже повысится, и они получат хороший шанс извлечь пользу из усиленных аэробных упражнений. Мы не собирались наблюдать их нейрогенез непосредственно и рассчитывали измерить его косвенным образом по результатам когнитивных тестов. Их выполнение зависит от функции тех отделов мозга, где рождаются новые нейроны. Именно это мы и собирались проверить.