Хорошо известно, что одним из способов нарастить мускулатуру считается чередование ее напряжения и отдыха. Та же парадигма применима и к нервным клеткам, которые располагают встроенным механизмом самовосстановления, запускающимся благодаря умеренным стрессам. Замечательное свойство двигательной активности – как раз она-то и «включает» восстановление в мышцах и нейронах. После занятий наше тело и мозг становятся сильными и гибкими, лучше приспособленными для встречи с новыми вызовами, более устойчивыми и легко адаптирующимися к изменениям.

Регулярные аэробные занятия успокаивают тело. В результате оно оказывается готовым к восприятию стрессовых ситуаций еще до того, как в организм выбрасываются «гормоны стресса», а сердце начинает учащенно биться. Физические упражнения повышают порог реакций тела. В мозге умеренный стресс от двигательных нагрузок укрепляет инфраструктуру нейронной сети, заставляя гены продуцировать определенные белки, которые защищают нервные клетки от болезней и разрушения. Таким образом, это тоже повышает порог сопротивляемости нейронов различным стрессам.

Динамические процессы преодоления клетками стрессов и восстановления после этого идут по трем главным направлениям: окисления, обмена веществ и возбуждения.

Когда начинает работать нервная клетка, механизм обмена веществ в ней включается так же, как поджиг в металлургической печи. По мере того как глюкоза поступает в клетку, митохондрия превращает ее в аденозинтрифосфат (АТФ), который служит для клетки главным «топливом». При этом, как и в любом процессе химической трансформации, появляются сопутствующие побочные вредные агенты. Для клетки это окислительный, или оксидативный, стресс. В нормальных условиях она продуцирует энзимы, задача которых состоит в очистке клеточной структуры от свободных радикалов, то есть активных молекул с одним или несколькими непарными электронами, которые нарушают структуру клетки, «захватывая» электроны других молекул. Эти защитные энзимы – наши врожденные антиоксиданты.

Метаболический стресс возникает, когда клетки оказываются не в состоянии производить достаточное количество аденозинтрифосфата либо из-за недостатка глюкозы, либо из-за нарушения механизмов ее поступления.

Стресс от перевозбуждения нервных клеток (эксайтотоксический стресс) возникает, когда имеет место гиперактивность нейромедиаторов, для которой не хватает АТФ. Нейронам мало энергии, чтобы справиться с чрезвычайным потоком входящих сигналов. Если такая ситуация слишком долго продолжается без перерыва и восстановления, это грозит нервной клетке проблемами. Она близится к своей гибели, вынужденная работать без достаточного питания и самовосстановления. Ответвления нейронов уменьшаются в размерах и как бы «сохнут», что в итоге губит клетку. Это процесс нейродегенерации, лежащий в основе болезней Альцгеймера и Паркинсона и старения вообще. Именно благодаря углубленному изучению этих заболеваний ученые открыли естественные механизмы, с помощью которых организм противодействует этому процессу.

Исследование таких механизмов привело руководителя лаборатории нейрофизиологии Национального института геронтологии Марка Мэттсона к тому, что он начал «экономить» пищу для своих лабораторных крыс. Марк провел многочисленные эксперименты, в ходе которых целенаправленно сажал подопытных животных на диету. Он намеревался вызывать у них умеренный стресс на клеточном уровне – то есть заставлять организм производить относительно малое количество глюкозы и аденозинтрифосфата. И вот что обнаружил ученый: те мыши и крысы, которые потребляли ¹⁄₃ калорий по сравнению с обычными, жили в среднем на 40 % дольше. Работы Мэттсона помогли идентифицировать защитные молекулы, вырабатывающиеся в теле человека как противодействие различным видам стресса, включая и аэробные упражнения.

Самыми мощными составляющими в этих защитных молекулах оказались производимые мозгом нейротрофины, инсулиноподобный фактор роста, фактор роста эндотелия сосудов и фактор роста фибробластов, о которых я рассказывал в . Для исследователей природы стресса нейротрофины представляют особый интерес, поскольку выполняют в организме двойную функцию – обеспечивают его энергией при обмене веществ и создают синаптическую пластичность. Синтез нейротрофинов косвенно активируется глутаматом, а тот, в свою очередь, производит в клетках антиоксиданты и защитные белки. Кроме того, как я уже отмечал, нейротрофины стимулируют долговременную потенциацию и рост новых клеток, усиливая таким образом мозг в борьбе со стрессами. Важность физической активности как средства для создания «иммунитета» против стрессов заключается в том, что она повышает производство факторов роста больше, чем какие-либо другие стимулы. Вдобавок к тому, что фактор роста эндотелия сосудов и фактор роста фибробластов вырабатываются в мозге, они генерируются еще и в результате мышечных сокращений, а затем по кровеносным сосудам попадают в мозг для укрепления нейронов. Это процесс – блестящий пример того, как наше тело влияет на мозг.

Факторы роста представляют собой основное связующее звено между стрессом, обменом веществ и памятью. «Сложность функционирования мозга росла прежде всего под воздействием необходимости бороться за ограниченные ресурсы, – говорит Мэттсон. – Вполне логично, что в ходе эволюции человеческие существа должны были с помощью разума конкурировать между собой за поиск источников пищи».

Последние работы Мэттсона меняют наши представления о здоровой пище. Для производства продуктов питания, которые содержат антиоксиданты и, таким образом, предотвращают риск раковых заболеваний, создана целая гигантская индустрия. Нас убеждают, что если есть больше брокколи, богатой антиоксидантами, мы сможем прожить более долгую и здоровую жизнь. Возможно, это и так, но только не по тем причинам, в которые вас хотели бы заставить верить маркетологи.

Оказывается, подобные продукты питания особенно полезны для нас не только потому, что действительно содержат антиоксиданты, но еще и потому, что имеют некоторые токсины. «Многие полезные вещества, входящие в состав растений – овощей и фруктов, эволюционировали таким образом, чтобы включать в себя и небольшое количество токсинов, призванное защищать их от вредных насекомых и других таких же живых организмов типа бактерий, – поясняет Мэттсон. – Такие вещества вызывают в клетках умеренный, приемлемый стресс. Например, в составе брокколи есть органическое соединение растительного происхождения сульфорафан. Оно активизирует производство клетками энзимов-антиоксидантов. В брокколи тоже имеются антиоксиданты, но при обычном ее употреблении они не функционируют в таком качестве».

Как и в случае с рабочими с верфи, строящей атомные суда, умеренное воздействие токсинов на клетки вызывает антистрессовую реакцию, которая эти клетки укрепляет. Нечто подобное происходит и при соблюдении достаточно ограниченной диеты на фоне повышенной физической активности. Название одной из статей Мэттсона, опубликованной в солидном научном журнале, говорит само за себя: «Защита нейронов и стареющий мозг: уберите от меня еду и дайте возможность бегать».

Пластичность мозга укрепляется благодаря активному созданию нашим организмом этих защитных факторов, или нейропротекторов, а также белков, которые замедляют запрограммированное природой старение клеток. Я люблю представлять эти нейропротекторы в качестве своеобразного войска, стоящего на страже, чтобы отбить атаку очередного стресса. Лучший способ повысить уровень нейропротекторов в мозге – подвергать его умеренным перенапряжениям: больше учиться, ограничивать количество потребляемых калорий, быть физически активными и, как напоминают Мэттсон и наши мамы, есть достаточное количество овощей. Все это может служить для клеток определенным вызовом и создавать побочные эффекты, которые будут для них стресс-факторами. Парадокс в том и заключается, что наша замечательная способность адаптироваться и развиваться не способна реализовываться без стресса – мы не можем получать хорошее без толики плохого.