Благотворное влияние физической нагрузки на мозг на молекулярном уровне я объясню вам на примере поглотителей пищи, или, выражаясь не столь мягко, профессиональных обжор.

Члены одной организации соревнуются в поедании пищи за отведенное время. Она называется Международная федерация скоростной еды, и ее слоган — я говорю совершенно серьезно — звучит гордо: In voro veritas — что в переводе дословно означает «Истина — в объедании». Как и во всякой спортивной организации, у соревнующихся поглотителей пищи тоже есть свои кумиры. Их верховное «божество» чревоугодия — Такеру Кобаяси по прозвищу Цунами. Он обладатель множества наград за победы в конкурсах по скоростному поглощению пищи, в том числе по поеданию вегетарианских кнедликов (его рекорд составил 83 штуки за 8 минут), булочек со свининой (100 штук за 12 минут) и гамбургеров (97 штук за 8 минут). Одним из редких проигрышей Кобаяси было поражение в соревновании с бурым медведем весом 490 килограммов. В 2003 году телеканал Fox показал сюжет под названием «Человек против чудовища» о том, как великий Кобаяси, съевший 31 колбаску, уступил медведю, поглотившему 50 колбасок, причем всего за 2 минуты 30 секунд. Кобаяси утратил звание короля хот-догов в 2007 году, проиграв Джои Честнату, который съел 66 хот-догов за 12 минут, в то время как Цунами удалось справиться лишь с 63.

Но речь пойдет не о скорости. Дело в том, что происходит со всеми поглощенными Цунами хот-догами. Как и всем нам, для измельчения и переработки пищи ему нужны зубы, кислота и кишечник.

Так или иначе, процесс пищеварения происходит с одной целью: чтобы преобразовать пищу в глюкозу — разновидность сахара, излюбленный источник энергии для организма. Глюкоза и прочие продукты метаболизма всасываются в кровь через тонкий кишечник. Питательные вещества доставляются ко всем частям тела, где они оседают в клетках, из которых состоят различные ткани тела. Клетки с хищностью акул поглощают эти сладкие вещества. Химические вещества клеток жадно разрывают молекулярную структуру глюкозы, чтобы добыть из нее энергию. Этот процесс протекает с такой жестокостью, что атомы при этом просто разрываются на части.

Как и при любом производственном процессе, в результате такой интенсивной активности вырабатывается изрядное количество токсичных отходов. В случае с пищеварением эти отходы состоят из неприятных масс избыточных электронов, оторванных от атомов молекул глюкозы. Сами по себе эти частицы проникают в молекулы клеток, превращая их в весьма токсичные субстанции, называемые свободными радикалами. Если сразу их не остановить, они полностью разрушат клетку изнутри, а постепенно и весь организм. Они даже могут вызывать мутацию ДНК. Однако мы не умираем от передозировки электронами, потому что пригодный для дыхания кислород, содержащийся в атмосфере, как губка, впитывает их, что и является его главной функцией. Кроме того, кровь доставляет пищу к тканям, а вместе с ней и кислородные губки. Все лишние электроны абсорбируются кислородом и благодаря молекулярной магии трансформируются во вредный, но не такой подвижный углекислый газ. Кровь возвращается в легкие, где углекислый газ выводится из нее с выдохом. Таким образом, будь вы скоростной или обычный едок, вдыхаемый воздух не позволяет поглощенной пище убить вас.

Питание тканей и вывод токсичных частиц — ключевые моменты этого процесса. Поэтому кровь должна поступать во все части организма. Она выполняет функцию официантов и чистильщиков от вредных веществ, и недостаточное кровоснабжение каких-либо тканей может привести к их отмиранию, включая и мозг. Это важно, так как у мозга просто чудовищный аппетит в потреблении энергии. Хотя мозг составляет всего лишь 2 процента от массы человеческого тела, он использует около 20 процентов потребляемой всем организмом энергии — в 10 раз больше, чем можно было бы предположить. Когда мозг работает в полную силу, он потребляет больше энергии на единицу веса всех тканей, чем четырехглавая мышца во время тренировки. В действительности человеческий мозг не может одновременно задействовать более 2 процентов нейронов. В противном случае глюкоза будет настолько быстро расходоваться, что вы потеряете сознание.

Если вы считаете, что мозгу необходимо большое количество глюкозы и он генерирует много токсичных веществ, то вы попали в самую точку. Выходит, мозгу нужно и много насыщенной кислородом крови. Сколько же пищи и отходов может генерировать мозг за несколько минут? Задумайтесь над следующими статистическими данными. Человеку жизненно необходимы три вещи: пища, питье и свежий воздух. Но их влияние на выживание различно. Вы можете прожить тридцать дней без еды и около недели без воды. Но активность мозга столь велика, что без кислорода он может обходиться не дольше пяти минут без риска возникновения серьезных или непоправимых последствий. Когда кровь не доставляет достаточно кислородных губок, происходит чрезмерное накопление токсичных электронов. Даже в здоровом мозге можно улучшить систему кровообращения. Здесь в игру вступает физическая нагрузка. Это напомнило мне об одном изобретении, которое изменило мир.

Шотландский инженер Джон Макадам жил в XIX веке в Англии. В те времена людям было очень сложно перевозить товары по грязным, илистым, зачастую изрытым ямами дорогам. Макадаму пришла в голову идея улучшить качество дорог, используя слои из камня и гравия, что позволило строить более прочные, менее грязные и устойчивые к размыванию дороги. Постепенно идею стали перенимать, и теперь этот процесс носит название макадамизация. Люди получили возможность надежного обмена товарами и услугами. Состояние второстепенных дорог улучшилось, и вскоре все сельские жители могли свободно добираться в отдаленные от их местности районы по стабильным транспортным артериям. Торговля развивалась. Люди становились богаче. Изменив ход вещей, Макадам изменил образ жизни людей. Однако что общего это имеет с физической нагрузкой? Первостепенной целью инженера было улучшение доступа к товарам и услугам, а не их качества. То же самое происходит и с нашим мозгом при улучшении «дорог» в организме, а точнее кровеносных сосудов, при помощи физической нагрузки. Физическая активность не способствует снабжению кислородом или питанием, но обеспечивает лучший доступ кислорода для питания мозга. Происходит это довольно просто.

Благодаря физической активности кровь лучше циркулирует в тканях организма. Это обусловлено тем, что стимулируется выработка кровеносными сосудами сильных, регулирующих кровоснабжение молекул окиси азота. С улучшением циркуляции крови в теле создаются новые кровеносные сосуды, которые глубже проникают во все ткани, что обеспечивает доступ к «товарам и услугам» кровеносной системы, включая питание и выведение отходов. Чем выше физическая активность, тем больше тканей питается и отходов выводится. Этот процесс охватывает все тело. Поэтому занятия физкультурой улучшают многие функции организма человека: укрепляются существующие и создаются новые транспортные системы, как в идее Макадама, и состояние здоровья становится лучше.

То же самое происходит в мозге человека. Визуализирующие исследования показали, что физические нагрузки способствуют увеличению объема крови в зубчатой извилине — важной части гиппокампа, участвующего в консолидации памяти. Улучшение кровоснабжения в результате создания новых капилляров делает доступными большему количеству клеток мозга услуги «бригад», обеспечивающих кровеносное питание и устранение токсичных отходов.

Еще один эффект физической нагрузки стал понятнее: она больше напоминает удобрение для почвы, нежели дороги. При тестировании на молекулярном уровне ранние исследования показали, что физическая нагрузка также стимулирует самый сильный фактор, влияющий на работу мозга, — BDNF, или нейротрофический фактор головного мозга, участвующий в развитии здоровых тканей. BDNF оказывает благотворное влияние на рост определенных нейронов мозга. Протеин позволяет этим клеткам оставаться молодыми и здоровыми, стимулируя их желание создавать связи друг с другом. Он также способствует нейрогенезу — процессу формирования новых мозговых клеток. Больше всего такому влиянию подвержены клетки гиппокампа, тесно связанного с когнитивными способностями человека. Физическая нагрузка включает фактор BDNF. Таким образом, чем выше физическая активность, тем больше «удобрения» получает организм — по крайней мере, когда речь идет о лабораторных животных. Согласно некоторым мнениям, по такому же принципу работает и организм человека.