Zgradite mišice, gradite si možgane

Telo je bilo zasnovano tako, da ga potisnemo in ko potisnemo svoje telo, potisnemo tudi svoje možgane. Učenje in spomin sta se razvijala skladno z motoričnimi funkcijami, ki so našim prednikom omogočale iskanje hrane. Kar se tiče naših možganov, če se ne gibljemo, se resnično ni treba ničesar naučiti.

Pri raziskovanju motnje gibanja in pomanjkanja pozornosti (ADHD ali ADD) smo izvedeli, da vadba izboljšuje učenje na treh ravneh: optimizira vašo miselnost, s izboljšanje budnosti, pozornosti, in motivacija. Pripravlja in spodbuja živčne celice, da se vežejo med seboj, kar je celična osnova za učenje novih informacij. In spodbudi razvoj novih živčnih celic iz matičnih celic v hipokampusu, območju možganov, ki je povezan s spominom in učenjem.

Več naprednih šol je eksperimentiralo z vadbo, da bi ugotovilo, ali vadba pred poukom poveča otrokovo bralno sposobnost in njeno uspešnost pri drugih predmetih. Ugani kaj? To naredi.

Zdaj vemo, da so možgani fleksibilni ali plastični v govoru nevroznanstvenikov - bolj Play-Doh kot porcelan. To je prilagodljiv organ, ki ga lahko vnesemo tako, da vnesemo podobno kot mišico, ki jo lahko izklesamo z dvigovanjem šipkov. Bolj ko ga uporabljate, postane močnejši in prožnejši.

Daleč od tega, da bi bili žični, kot so to nekoč predvidevali znanstveniki, ADHD možgani se nenehno previja. Tukaj sem, da vas naučim, kako biti vaš električar.

[Vzemite ga zunaj! Zdravljenje ADHD z vajo]

Vaja: Zdravilo za vaš možgan?

Vse je v komunikaciji. Možgani so sestavljeni iz sto milijard nevronov različnih vrst, ki med seboj klepetajo s pomočjo sto različnih kemikalij, da upravljajo naše misli in dejanja. Vsaka možganska celica lahko prejme vložek sto tisoč drugih, preden sproži svoj signal. Spoj med celičnimi vejami je sinaps in tu se guma sreča s cesto. Način delovanja je, da električni signal strelja do aksona, odhajajoče veje, vse do njega doseže sinapse, kjer nevrotransmiter nosi sporočilo čez sinaptično vrzel v kemični oblika. Na drugi strani pa se nevrotransmiter pri dendritu ali sprejemni veji vključi v receptor - kot ključ v ključavnici - in to odpre ionske kanale v celični membrani, da pretvori signal nazaj v elektrika.

Približno 80 odstotkov signalizacije v možganih izvajata dva nevrotransmiterja, ki medsebojno uravnotežita učinek: Glutamat poživi aktivnost za začetek signalne kaskade in gama aminomatična kislina (GABA) se stisne na dejavnost. Ko glutamat odda signal med dvema nevronoma, o katerih še nista govorila, aktivnost črpa črpalko. Bolj pogosto ko je povezava aktivirana, močnejša postane privlačnost. Kot pravi, nevroni, ki skupaj streljajo žice. Zaradi česar je glutamat ključna sestavina učenja.

Psihiatrija se bolj osredotoča na skupino nevrotransmiterjev, ki delujejo kot regulatorji - procesa signalizacije in vsega drugega, kar delajo možgani. To so serotonin, norepinefrin in dopamin. In čeprav nevroni, ki jih proizvajajo, predstavljajo le en odstotek možganskih sto milijard celic, imajo ti nevrotransmiterji močan vpliv. Lahko bi navodilo nevrona, da naredi več glutamata, ali pa bi lahko naredil nevron učinkovitejši ali spremenil občutljivost njegovih receptorjev. Zmanjšajo lahko »hrup« v možganih ali, nasprotno, te signale ojačajo.

Ljudem povem, da je tek na tešče kot da bi si malo privoščili Prozac in malo Ritalin ker tako kot zdravila tudi vadba dvigne te nevrotransmiterje. To je priročna metafora, s katero lahko preučimo poanto, vendar je globja razlaga ta, da vadba uravnoteži nevrotransmiterje - skupaj z ostalimi nevrokemičnimi sestavinami v možganih.

[Vadba in spanec: Boljše terapije z možgani potrebujejo vašega otroka]

Kako se možgani učijo in ustvarjajo spomine

Tako temeljni kot so nevrotransmiterji obstaja še en razred glavnih molekul, ki je v zadnjih 15 letih močno spremenil naše razumevanje povezav v možganih. Govorim o družini beljakovin, imenovanih "dejavniki", od katerih je najpomembnejši nevrotrofični dejavnik, ki izhaja iz možganov (BDNF). Medtem ko nevrotransmiterji izvajajo signalizacijo, nevrotrofini, kot je BDNF, sami gradijo in vzdržujejo infrastrukturo.

Ko je raziskovalcem postalo jasno, da je BDNF prisoten v hipokampusu, območju možganov v zvezi s spominom in učenjem so se odločili preizkusiti, ali je potrebna sestavina v postopek. Učenje zahteva krepitev afinitete med nevroni s pomočjo dinamičnega mehanizma, imenovanega dolgoročno potenciranje (LTP). Ko so možgani pozvani, naj sprejmejo informacije, povpraševanje seveda povzroči aktivnost med nevroni. Bolj ko je aktivnost, močnejša privlačnost postane in lažje je, da signal sproži in vzpostavi povezavo.

Recite, da se učite francosko besedo. Ko prvič slišite, živčne celice, ki jih pridobivajo za novo vezje, med seboj sprožijo glutamatni signal. Če besede nikoli več ne vadite, se privlačnost med vključenimi sinapsami zmanjša, oslabi signal. Pozabljaš.

Odkritje, ki je presenetilo raziskovalce spomina - in si zaslužilo nevroznanstvenika z univerze Columbia Eric Kandel delež Nobelova nagrada za leto 2000 - je, da večkratno aktiviranje ali praksa povzroči, da se sinapse nabreknejo in okrepijo povezave. Nevron je kot drevo, ki ima namesto listov sinapse po svojih dendritičnih vejah. Sčasoma se razkrijejo nove veje, ki zagotavljajo več sinaps za nadaljnjo strjevanje povezav. Te spremembe imenujemo sinaptična plastičnost, kjer je BDNF v središču pozornosti.

Zgodaj so raziskovalci ugotovili, da če celice poškropijo BDNF na nevrone v petrijevi celici, so celice samodejno vzklile nove veje, kar je imelo enako strukturno rast, ki je potrebna za učenje. Za možgane kličem BDNF Miracle-Gro. BDNF se prav tako veže na receptorje ob sinapsi, sprosti tok ionov, da poveča napetost in takoj izboljša moč signala. Znotraj celice BDNF aktivira gene, ki zahtevajo proizvodnjo več BDNF, pa tudi serotonin in beljakovine, ki tvorijo sinapse. BDNF usmerja tudi promet in inženirje na ceste. Na splošno izboljšuje delovanje nevronov, spodbuja njihovo rast ter jih krepi in ščiti pred naravnim procesom celične smrti

Bolj kot so vaše telesne vaje, boljše so vaše možganske funkcije

Kako torej možgani povečujejo svojo zalogo BDNF? Vaja. Leta 1995 sem raziskoval svojo knjigo, Uporabniški priročnik za možgane, ko sem naletel na enostranski članek v dnevniku Narava o vadbi in BDNF pri miših. Bilo je komaj več kot stolpec besedila, vendar je vse povedalo. Kot je povedal avtor študije, Carl Cotman, direktor Inštitut za staranje možganov in demenco na kalifornijski univerzi Irvine se zdi, da vadba povzdiguje čudežni Gro ali BDNF v možgane.

Ko je pokazal, da vadba sproži glavno molekulo učnega procesa, BDNF, je Cotman priklonil biološko povezavo med gibanjem in kognitivno funkcijo. Vzpostavil je eksperiment za merjenje ravni BDNF v možganih miši, ki delujejo.

Za razliko od ljudi, so glodalci deležni telesne aktivnosti, Cotmanove miši pa so tekle več kilometrov na noč. Ko so jim možgane injicirali z molekulo, ki se veže na BDNF, in skenirali, niso samo pregledali tekaški glodalci kažejo povečanje BDNF v primerjavi s kontrolami, a dlje ko je vsaka miš tekla, višji so nivoji so bili.

Ko so se zgodbe BDNF in vadbe razvijale skupaj, je postalo jasno, da molekula ni pomembna zgolj za preživetje nevronov, ampak tudi za njihovo rast (kalitev novih vej) in s tem za učenje. Cotman je to pokazal vadba pomaga, da se možgani naučijo.

"Ena od pomembnih značilnosti vadbe, ki je včasih premalo cenjena v študijah, je izboljšanje stopnje učenja, in mislim, da je to kul sporočilo," je povedal Cotman. "Ker namiguje, da se boste lahko, če boste v dobri formi, učili in delovali bolj učinkovito."

V študiji iz leta 2007 so nemški raziskovalci ugotovili, da se ljudje besednih besed naučijo 20 odstotkov hitreje po vadbi kot pred vadbo in da je stopnja učenja neposredno povezana s stopnjami BDNF. Poleg tega imajo ljudje z variacijo genov, ki jim odvzame zadostno raven BDNF, bolj verjetno, da bodo imeli pomanjkljivosti pri učenju. Brez tako imenovanega Miracle-Gro-a se možgani zaprejo v svet.

Kar ne pomeni, da vas bo tek na tepih spremenil v genija. "Ne morete samo vbrizgati BDNF in biti pametnejši," poudarja Cotman. »Z učenjem se morate na nekaj odzvati na drugačen način. Toda nekaj mora biti tam. " In brez dvoma, kaj je tisto, kar je pomembno.

Odkrivanje moči za spremembo možganov

Znanstveniki vse do Ramon y Cajal - ki je leta 1906 dobil Nobelovo nagrado, ker je predlagal, da je centralni živčni sistem sestavljen iz posamezni nevroni, ki komunicirajo v tem, kar je imenoval "polarizirana stičišča" - so teoretizirali, da učenje vključuje spremembe v sinapsah. Kljub priznanjem večina znanstvenikov tega ni kupila. Psihologa Donalda Hebba je bilo potrebno, da se spotakne na prvi namig.

Pravila laboratorija so bila v tistih dneh ohlapna in očitno je Hebb menil, da bi bilo v redu, če bi domov pripeljal nekaj laboratorijskih podgan kot začasne hišne ljubljenčke za svoje otroke. Razporeditev se je izkazala za obojestransko koristno: Ko je vrnil podgane v laboratorij, je Hebb opazil, da so se v primerjavi z njihovimi kletkami vezani vrstniki izvrstno preizkusili v učnih testih. Nova izkušnja ravnanja in igranja jim je nekako izboljšala sposobnost učenja, kar je Hebb razlagal tako, da je spremenil njihove možgane. V svojem priznanem učbeniku iz leta 1949 je dr. Organizacija vedenja: nevropsihološka teorija, je opisal "plastiko, ki je odvisna od uporabe." Teorija je bila, da se sinapsi preusmerijo pod stimulacijo učenja.

Hebbova delovna naloga je povezana z vadbo, saj telesna aktivnost šteje za novo izkušnjo, vsaj kar zadeva možgane. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja je skupina psihologov v Berkeleyju formalizirala eksperimentalni model, imenovan "obogatitev okolja" kot način za preizkušanje plastičnosti, odvisne od uporabe. Namesto da bi glodalce odnesli domov, so svoje kletke opremili z igračami, ovirami, skrito hrano in tekaškimi kolesi. Živali so tudi razvrstili skupaj, da so se lahko družili in igrali.

Vendar ni bilo vsega miru in ljubezni in sčasoma so bili razsekani možgani glodalcev. Laboratorijski testi so pokazali, da živijo v okolju z več senzoričnimi in socialnimi dražljaji, spreminjajo strukturo in delovanje možganov. Podgane so se bolje učile pri učnih nalogah in njihovi možgani so tehtali več v primerjavi s tistimi, ki so bile gole v kletkah.

V osnovni študiji je v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja nevroznanstvenik William Greenough z elektronskim mikroskopom pokazal, da zaradi obogatitve iz okolja nevroni sprožijo nove dendrite. Razvejanje, ki ga je povzročila okoljska stimulacija učenja, vadbe in socialnega stika, je povzročilo, da so sinapse tvorile več povezav, te povezave pa so imele debelejše mielinske ovojnice.

Zdaj vemo, da za takšno rast potrebuje BDNF. To preoblikovanje sinaps ima velik vpliv na sposobnost vezja za obdelavo informacij, kar je izjemno dobra novica. To pomeni, da imate moč spremeniti svoje možgane. Vse, kar morate storiti, je vezanje tekaških copat.

Kako gojiti in negovati nove nevrone

V boljšem delu dvajsetega stoletja je znanstvena dogma menila, da so možgani trdo napeljani ko je bil v mladosti popolnoma razvit - kar pomeni, da smo rojeni z vsemi nevroni, v katere bomo hodili dobiti. Nevrone lahko izgubimo le, ko življenje traja.

Ugani kaj? Nevroni rastejo - na tisoče - skozi proces, imenovan nevrogeneza. Delujejo in razmnožujejo se kot celice v preostalem telesu. Nevroni se rodijo kot matične celice v prahu iz skrilavca in gredo skozi razvojni proces, v katerem morajo najti nekaj, da lahko preživijo. Večina jih ne Približno 28 dni traja, da se nova celica priklopi v omrežje. Če novorojenih nevronov ne uporabljamo, jih izgubimo. Vadba rodi nevrone, obogatitev okolja pa pomaga tem celicam preživeti.

Prva trdna povezava med nevrogenezo in učenjem je prišla s strani Freda Gagea, nevroznanstvenika inštituta Salk, in njegove kolege Henriette van Praag. Uporabili so bazen velikosti glodavcev, napolnjen z nepregledno vodo, da so v en kvadrant skrili ploščad tik pod površino. Miške ne marajo vode, zato je bil eksperiment zasnovan tako, da je preizkusil, kako dobro so si zapomnili lokacijo ploščadi, od prejšnjega potopa - svojo pot za pobeg. Ko smo primerjali neaktivne miši z drugimi, ki štiri kilometre na noč zadenejo tekaško kolo, so rezultati pokazali, da so si tekači zapomnili, kje hitreje najdejo varnost. Sedeči so plapolali, preden so to ugotovili.

Ko so miši razstavili, so imele aktivne miši dvakrat več novih matičnih celic v hipokampusu kot neaktivne. Ko na splošno govori o tem, kar so našli, Gage pravi: "Obstaja pomembna povezava med skupnim številom celic in zmožnostjo [miške] opravljati zapleteno nalogo. In če blokirate nevrogenezo, miši ne morejo priklicati informacij. "

Čeprav so bile vse te raziskave opravljene pri glodalcih, lahko vidite, kako bi se lahko povezala s tistimi progresivnimi šolami, ki telovadijo učence pred začetkom pouka: telovadnica zagotavlja možgane prava orodja za učenje in stimulacija v otroških razredih spodbuja tiste novo razvijajoče se celice v omrežje, kjer postanejo dragoceni člani signalizacije skupnost. Nevroni so deležni misije. In zdi se, da so celice, ki nastanejo med vadbo, bolje opremljene, da sprožijo ta postopek.

Kdo na tek?

[Prosti prenos: vaš vodič po alternativnem zdravljenju ADHD]

John Ratey, M.D., je član ADDitude ADHD Medical Review Panel.

---

Pametne vaje za izboljšanje možganov ADHD

• Naredi aerobna aktivnost redno - tek, vožnja s kolesom, igranje športa, ki vključuje sprintanje ali tek. Aerobna vadba dvigne nevrotransmiterje, ustvari nove krvne žile, ki sestavljajo rastne dejavnike, in rodi nove celice v možganih. Ena majhna, vendar znanstveno trdna študija iz Japonske je to ugotovila tek 30 minut samo dva ali trikrat na teden 12 tednov izboljšuje izvršilno funkcijo.

• Ukvarjajte se tudi z veščinami - plezanje, joga, karate, pilates, gimnastika, drsanje. Kompleksne dejavnosti krepijo in širijo možganske mreže. Bolj zapleteni so gibi, bolj zapletene so sinaptične povezave. Bonus: nova, močnejša omrežja so nabrana za lažje razmišljanje in učenje.

• Še bolje, naredite dejavnost ki združuje aerobno aktivnost z veščino. Tenis je dober primer - obdavčuje tako srčno-žilni sistem kot možgane.

• Vadite veščino, v kateri se seznanite z drugo osebo - učite se na primer tanga ali valčka ali se ograjite. Učite se novega gibanja in se morate tudi prilagajati gibanju svojega partnerja, s čimer postavljate dodatne zahteve po svoji pozornosti in presoji. To eksponentno povečuje kompleksnost dejavnosti, ki krepi možgansko infrastrukturo. Dodajte zabaven in družaben vidik dejavnosti in aktivirate možgane in mišice v celotnem sistemu.

---

Izvleče iz Iskra, avtor JOHN J. RATEY, M.D., in Eric Hagerman. Copyright © 2008 John J. Ratey, M. D. Ponatisnjeno z dovoljenjem Little, Brown and Company, New York, N. Y. Vse pravice pridržane.

Posodobljeno 19. junija 2019