تعزيز لياقة الدماغ - فهم اتصال الدماغ ممارسة

كانت المرونة العصبية مصطلحًا غير معروف نسبيًا حتى سبعينيات القرن الماضي عندما بدأ العلماء في قبول فكرة أن دماغنا ليس عضوًا ثابتًا من الناحية الفسيولوجية ، حيث أصبح ثابتًا بعد الولادة بقليل بما يقرب من 100 مليار خلية عصبية (الخلايا العصبية) (1 ، 2). على مدى 15 إلى 20 عامًا الماضية ، توسع مجال الدراسة هذا بشكل كبير نظرًا لاكتشاف المركبات المختلفة القادرة على تغيير بنية الدماغ ووظائفه طوال الحياة وكيف يتأثر كل منها بشكل إيجابي بالتمرينات والنشاط البدني وحتى التمارين العقلية (3 ، 4 ).

ربما تكون قصة النجاح الأكثر إثارة للإعجاب في ربط التمرين بوظيفة الدماغ المحسنة هي برنامج التربية البدنية للجاهزية التعليمية ، الذي تأسس كبرنامج Zero Hour PE في مدرسة Naperville Central High School في شيكاغو في التسعينيات (5). كان الغرض الأصلي من البرنامج هو فحص ما إذا كان التدريب قبل المدرسة سيحسن القدرة التعليمية للطالب في الفصل الدراسي. منذ بداية البرنامج وخلال تطوره ، أصبح الطلاب في هذه المنطقة التعليمية الآن من بين الأفضل والأكثر ذكاءً في الدولة.

في الواقع ، تفوق طلاب الصف الثامن في هذه المنطقة على المتوسط ​​الوطني للولايات المتحدة في دراسة الاتجاهات الدولية في الرياضيات والعلوم (TIMMS) ، حتى أنهم تفوقوا على العديد من الطلاب في الصين واليابان وسنغافورة الذين تفوقوا على الطلاب الأمريكيين تقليديًا. إذن ما الذي يحدث؟

يقوم دانيال ليبرمان ، عالم الأنثروبولوجيا القديمة بجامعة هارفارد ، بإجراء أبحاث حول التطور البشري وقد أظهر كيف تطورت عقولنا وجمجمتنا بمرور الوقت من أجل الحفاظ على بقائنا كنوع (6). إن حاجتنا إلى التفكير والمعالجة ووضع الإستراتيجيات والبحث في فرق والوظيفة والتواصل داخل المجموعات الاجتماعية قد حفز النمو داخل مناطق مختلفة من دماغنا وحسّن وظائف الدماغ بشكل عام. هذا النمو لدماغنا ، وخاصة مناطق معينة مثل الفص الأمامي المرتبط بالتفكير الواعي واتخاذ القرار والتخطيط والحكم والتحليل والتثبيط ، يستمر في عصرنا الحديث.

يمكن أن يعاني دماغنا أيضًا من خسائر ويتقلص في شكل انخفاض الكفاءة العقلية وتدهور الذاكرة مع تقدمنا ​​في العمر. في الواقع ، يُستشهد بفقدان الذاكرة باعتباره شكوى معرفية أولية لدى كبار السن. تشير التقديرات إلى أن ما يقرب من 10٪ من البالغين فوق سن 65 عامًا يعانون من شكل من أشكال الضعف الإدراكي وتزيد هذه الإحصائية إلى ما يقرب من 50٪ من البالغين فوق سن 80 عامًا (7). على الرغم من أن هذا الانخفاض يُعزى عمومًا إلى الخسائر الفسيولوجية الكلية داخل خلايا الدماغ لدينا ، والتأثير المحتمل للمرض (مثل الزهايمر) ، أو النقص العام في استخدام الدماغ ، أو تأثير الاكتئاب أو الأدوية ، فإن عوامل الخطر البيولوجية الرئيسية المرتبطة بهذه الانخفاضات تشمل:

• الإجهاد التأكسدي - يستخدم دماغنا ما يقرب من 20٪ من إمداد الجسم بالأكسجين ومع مرور الوقت ، قد يؤدي تراكم الجذور الحرة إلى تلف الحمض النووي والدهون الأساسية داخل الدماغ التي تؤدي إلى موت الخلايا العصبية.
• تتراكم العوامل الالتهابية في الدماغ. بشكل عام ، يتم ترشيحها بواسطة حاجز الدم في الدماغ (BBB) ​​، وهي شبكة شعيرية دقيقة تفصل تدفق الدم الدماغي عن الدورة الدموية الجهازية. مع تقدم العمر ، نشهد ترشيحًا أقل للعديد من العوامل الالتهابية (على سبيل المثال ، السيتوكينات مثل إنترلوكين -1 بيتا) التي يمكن أن تدمر الخلايا العصبية وتثبط تكوين الخلايا العصبية (نمو الخلايا العصبية الجديدة).
• المستويات المرتفعة من الهوموسيستين ، وهو أحد الأحماض الأمينية الموجودة بشكل طبيعي في البلازما يعزز تصلب الشرايين داخل الأوعية ، وبالتالي يقلل من تدفق الدم في المخ والذاكرة والحجم الكلي للدماغ.
• الاختلالات الهرمونية والفقدان الهرموني داخل الجسم - تساعد هرمونات الستيرويد الرئيسية مثل الإستروجين والتستوستيرون وديهيدرو إيبي أندروستيرون (DHEA) مجتمعة في الحفاظ على القدرة المعرفية ولكنها تقل مع تقدم العمر.
• تدهور صحة الأوعية الدموية الدماغية - حيث تعمل الأوعية الدموية السليمة ومستويات الكوليسترول المرتفع HDL على تسهيل تدفق الدم إلى مناطق الدماغ مثل المادة الرمادية.
• ارتفاع ضغط الدم - الشعيرات الدموية الصغيرة داخل الدماغ عرضة للتلف الناتج عن ارتفاع ضغط الدم المزمن.
• مرض السكري ومقاومة الأنسولين - تم ربط ارتفاع السكر في الدم وعدم القدرة على استخدام الجلوكوز بمستويات أقل من عوامل نمو الخلايا العصبية ، وانخفاض حجم المخ ، وارتفاع معدل الإصابة بالخرف.
• يتسبب التوتر والقلق في زيادة مستويات الكورتيزول المستمرة والتي يمكن أن تلحق الضرر بأنسجة المخ (تمت مناقشته لاحقًا في هذه المقالة).

العديد من هذه المحفزات للتدهور المعرفي أمر لا مفر منه ، ولكن هل يمكننا إبطاء أو إيقاف أو حتى عكس هذه الانخفاضات المرتبطة بالعمر؟ الإجابة هي نعم ، ولا يزال يتم اكتشاف قائمة متزايدة باستمرار من المركبات التي تؤدي مجتمعة إلى تحسين صحة الدماغ ووظائفه. ومن المثير للاهتمام أن هذه المركبات تبدو أكثر أهمية في بعض مناطق الدماغ مقابل مناطق أخرى. على سبيل المثال ، الحُصين ، وهي منطقة من الدماغ تشارك في تحويل المعلومات قصيرة المدى إلى معرفة طويلة المدى ، تفقد كتلتها وقدرتها مع تقدمنا ​​في العمر ، ولكنها تتأثر بشكل كبير بمستويات متزايدة من بعض هذه المركبات (2 ، 8) 10).

• العامل العصبي المشتق من الدماغ (BDNF) ربما يكون الأهم لأنه يحفز تكوين الخلايا العصبية ويزيد من طول التغصنات (نهاية العصب) وسمكها وكثافتها مما يحسن الاتصال العصبي ، خاصة في الحُصين. يقوي BDNF وينظف نقاط الاشتباك العصبي (الوصلات بين عصبين) ، ويعزز الكفاءة التشابكية ، ويزيد من رسم الخرائط التشابكية (الاتصال بين الخلايا العصبية والدوائر الجديدة لتعويض الدوائر المفقودة). (اكتشف المزيد عن BDNF وممارسة الرياضة.)
• عامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF) يساعد في بناء شعيرات دموية جديدة داخل الدماغ ، وتحسين توصيل الأكسجين والجلوكوز إلى مناطق مختلفة من الدماغ.
• عامل نمو الخلايا الليفية -2 (FGF-2) يحفز نمو أنسجة المخ عن طريق تحسين كفاءة التشابك وقد تشترك الخلايا العصبية المتقاربة مع بعضها البعض لتسهيل التعلم والاحتفاظ.
• عامل النمو الشبيه بالأنسولين -1 (IGF-1) ، يتم تصنيعه داخل خلايا العضلات ، ويتم دفعه إلى الدماغ ويساعد على زيادة امتصاص الجلوكوز في الخلايا ، وبالتالي توفير الوقود الذي يحتاجه BDNF.

فكيف نشعل الزيادات في هذه المركبات؟ ركزت الغالبية العظمى من الأبحاث على تأثيرات التمارين الرياضية على زيادة مستويات هذه المركبات (10). تزيد الشدة المنخفضة إلى المعتدلة من تحفيز القلب BDNF ، لكن زيادات طفيفة في IGF-1. بالمقارنة ، تزيد شدة القلب المتوسطة إلى القوية (> 65٪ من VOmax) من مستويات BDNF و VEGF و FGF-2 و IGF-1 وحتى هرمون النمو البشري (HGH) الذي يساهم في بناء كتلة الدماغ. يُظهر تدريب المقاومة الذي يتم إجراؤه مرتين في الأسبوع أيضًا الزيادات في BDNF و VEGF و FGF-2 و IGF-1 و HGH. يؤدي التمرين اليومي مقابل الأيام البديلة إلى زيادة أكبر في BDNF (150٪ مقابل 124٪) ، ولكن تصبح المستويات متساوية بعد حوالي أربعة أسابيع من التدريب (10). تعمل التمارين أيضًا على تحسين كفاءة BBB وتعزز توازنًا أكبر بين العديد من الناقلات العصبية في الدماغ مثل السيروتونين والدوبامين والنورادرينالين والغلوتامات و GABA ، مما يؤثر بشكل إيجابي على الحالة المزاجية والإدراك.

على الرغم من أن الكثير من الأبحاث تشير إلى ممارسة التمارين لمدة 30 دقيقة ، مرتين إلى ثلاث مرات في الأسبوع ، وفقًا لجون راتي ، مؤلف Spark و دليل المستخدم للدماغ (3 ، 11) ، يستشهد بأن من ثماني إلى اثني عشر دقيقة فقط يوميًا من التمارين التي تثير العرق وصعوبة التنفس (أي ما يقرب من 60 ٪ من الحد الأقصى لمعدل ضربات القلب أو أعلى) كافية لإثبات الزيادة في العديد من هذه المركبات مثل BDNF . علاوة على ذلك ، فإن تضمين الأنماط الجانبية المستعرضة (XLP) (أي حركة تعبر الجسم أو تتضمن أطرافًا متقابلة) يساعد على تقوية الجسم الثفني ، وهو في الأساس الغراء الذي يربط نصفي الكرة المخية الأيمن والأيسر ويسهل التواصل بين الكرة الأرضية.

لتوسيع تعدد استخدامات أي برامج لتقوية الدماغ قد تسعى إلى تنفيذها ، ضع في اعتبارك دمج التمارين الذهنية في برامجك (قد توفر أيضًا استراحة مرحب بها من التعب الجسدي):

• يمكن أن تؤدي التمارين العقلية ، بغض النظر عما إذا كانت تُجرى باستخدام تطبيق وظائف الدماغ المحمول (مثل اللمعان) أو يدويًا ، إلى تحفيز الزيادات في بعض مركبات بناء الدماغ. الفكرة هي (أ) تحدي عقلك لإكمال المهام بأسلوب غير تقليدي أو (ب) إكمال المهام من خلال دمج مناطق متعددة من الدماغ في وقت واحد:
• مجال الأرقام العكسي - حساب الأرقام تنازليًا في فترات زمنية محددة (على سبيل المثال ، فترات من 7 من 100) في أسرع وقت ممكن.
• تهجئة الكلمات العكسية - تهجئة الكلمات بشكل عكسي وبصوت عالٍ (بدون كتابة) ، وزيادة طول الكلمات وتحديها تدريجيًا (على سبيل المثال ، العالم ، المستشفى ، المسؤولية).
• ألعاب المعلومات المتسلسلة - حيث يتم تدوين سلسلة من الأسماء (مثل فريد وستايسي وريتشارد وستانلي وإيدا وإدوارد) وبعد ذلك يتم تحدي الفرد لإكمال مهام مختلفة من الذاكرة:
  • القراءة بشكل عكسي
  • الترتيب أبجديًا
  • الترتيب حسب طول الكلمة
• تحديات المهام - إكمال سلسلة من المهام والاستمرار في أداء كل مهمة حتى يتم استبدالها بمهمة أخرى. (ملاحظة ، يمكن أداء مهام لفظية أو جسدية متعددة في وقت واحد.) عند الانتهاء من جميع المهام ، يُطلب من الأفراد استدعاء مهمة محددة (على سبيل المثال ، ما هي المهمة الثالثة؟). يمكن طرح هذا السؤال على الفور أو في مرحلة لاحقة من الجلسة.
  • عد تنازليًا من 10
  • لوِّح يديك فوق رأسك
  • مارس في المكان
  • عض أصابعك
  • اقرأ الأبجدية بشكل عكسي
  • اضرب بقدميك

الإجهاد والكورتيزول: لسوء الحظ ، يعيش الكثير منا حياة يعتبر فيها الإجهاد النفسي المزمن والمستويات المرتفعة والمستمرة من الكورتيزول أمرًا طبيعيًا. تؤدي هذه المستويات المستمرة من الكورتيزول إلى إضعاف الخلايا داخل الحُصين المرتبطة بالتعلم قصير المدى والذاكرة طويلة المدى. في النهاية ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى إتلاف الحصين وتقليصه بسبب هجمات الجذور الحرة التي تدمر التشعبات وتقصيرها ، وتقلل من مستويات BDNF ، وتقلل من تكوين الخلايا العصبية ، وتزيد من الضمور العصبي. في هذه الحالة ، قد تبدأ اللوزة ، وهي المنطقة التي تشرف على الكثير من مشاعرنا ، في ممارسة المزيد من السيطرة على التعلم وعلى الحُصين ، مما يزيد من مستويات التوتر العاطفي لدينا ، ويزيد من الكورتيزول ، وهكذا تذهب هذه الحلقة المفرغة.

علاوة على ذلك ، قد تعيق المستويات المرتفعة من الكورتيزول أيضًا انتقالنا إلى المرحلة الرابعة من النوم (دلتا أو النوم العميق) في الليل ، وهي مرحلة مهمة من النوم حيث يحول الدماغ عادةً التعلم قصير المدى إلى ذاكرة طويلة المدى ، وحيث تساعد مستويات هرمون النمو في البناء. وإصلاح الأنسجة (مثل كتلة الدماغ). يمكن للكورتيزول أيضًا أن يثبط بشكل مباشر إطلاق هرمون النمو من الغدة النخامية عن طريق تحفيز إفراز السوماتوستاتين ، وهو هرمون يثبط هرمون النمو ، من منطقة ما تحت المهاد. لذلك ، يبدو أن أي محاولات لتقوية الدماغ ، سواء من خلال التمارين الذهنية والبدنية ، أو حتى كليهما ، قد تكون غير مجدية تقريبًا بدون بعض الأساليب الفعالة للتعامل مع الضغط.

غذاء الدماغ: هل توجد أطعمة يمكن أن تعزز قدراتنا العقلية؟ على الرغم من أن الباحثين لا يستطيعون تقديم هذا الادعاء بشكل لا لبس فيه ، يبدو أن بعض الأطعمة تعزز بعض الفوائد المحتملة:

• قد تثبت مضادات الأكسدة ، مثل البوليفينول الموجود في الشاي الأخضر والأنثوسيانين (أصباغ حمراء أو أرجوانية أو زرقاء موجودة في الزهور والفواكه والأوراق والسيقان والجذور مثل التوت الداكن والملفوف الأحمر والباذنجان) ، فعاليتها في محاربة الجذور الحرة .
• يبدو أن زيوت الأسماك (1200 مجم من حمض إيكوسابنتاينويك ، و 200 مجم من حمض الدوكوساهيكسانويك) تقلل معدلات التدهور المعرفي ومخاطر الإصابة بالخرف.
• يمكن لحمض الفوليك (800 مجم) وفيتامين B و B (بدرجة أقل) تقليل مستويات الهوموسيستين في الدم.
• يمكن أن يساعد تناول كميات معتدلة من الكافيين في الحفاظ على BBB وربما أيضًا تقليل مستويات البلازما أميلويد بيتا ، وهي بنية بروتينية مرتبطة بمرض الزهايمر.
• المصادر والجرعات الصحية للجلوكوز ، والذي يوفر الوقود للدماغ على الرغم من أنه يجب أيضًا مراعاة استجابة الأنسولين. نظرًا لأن الأنسولين مسؤول عن امتصاص العناصر الغذائية (بما في ذلك الأحماض الأمينية) في الخلايا ، وبالنظر إلى حقيقة أن خلايا العضلات لا تهتم كثيرًا بالتريبتوفان ، يمكن أن تؤدي زيادة الأنسولين إلى زيادة دخول التربتوفان إلى الدماغ. وهذا بدوره يمكن أن يزيد من إنتاج السيروتونين. ومع ذلك ، يُعتقد أن تضمين الأحماض الأمينية ذات السلسلة المتفرعة على مدار اليوم يتنافس مع التربتوفان ويقلل من الكمية التي تمر عبر BBB - مما يقلل بشكل أساسي من تأثير التريبتوفان الذي يسبب التعب ويساعد في الحفاظ على تركيز الدماغ وتنبيهه (12).

في الختام ، على الرغم من أننا ندرك جيدًا العلاقة بين العقل والجسم للتمارين الرياضية ، إلا أن الأبحاث التي تدعم فوائد تعزيز الدماغ للتمارين الرياضية تستمر في التوسع بينما نكتشف مركبات جديدة تعمل على تحسين بنية الدماغ ووظيفته بشكل عام. لماذا لا تفكر في توسيع خدماتك وبرامجك لمعالجة ، أو ربما حتى التأكيد (بالنسبة للبعض) ، على المجالات النفسية والعاطفية الحرجة التي غالبًا ما يتم تجاهلها في البرمجة التقليدية. تذكر مع ذلك ، أن برنامج العقل والجسم الفعال قد يكون جيدًا فقط مثل آليات التعامل مع التوتر المضمنة ، لذلك لا تتدرب بقوة فحسب ، بل تدرب بذكاء.

المراجع:

1. باسكوال ليون أ ، وأميدي أ ، وفريغني إف ، وميرابت إل بي ، (2005). قشرة دماغ الإنسان البلاستيكية. المراجعة السنوية لعلم الأعصاب ، 28:377 - 401.
2. Shaw C، and McEachern J (محررون) ، (2001). نحو نظرية المرونة العصبية. لندن ، إنجلترا:مطبعة علم النفس.
3. راتي جيه وهاجرمان إي (2008). العلم الثوري الجديد للتمرين والدماغ . نيويورك، نيويورك. ليتل ، براون وشركاه.
4. Bramble1 DM ، و ليبرمان دي ، (2004). تشغيل القدرة على التحمل وتطور الإنسان. الطبيعة 432:345 - 352.
5. إشعال الحياة. قوة دماغك من خلال التمرين . www.sparkinglife.org. تم الاسترجاع سبتمبر ، 2014.
6. ليبرمان دي ، (2011). تطور رأس الإنسان. كامبريدج ، ماساتشوستس:مطبعة جامعة هارفارد.
7. مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (2011). الإعاقة المعرفية . http://www.cdc.gov/aging/pdf/cognitive_impairment/cogImp_poilicy_final.pdf. تم الاسترجاع سبتمبر ، 2014.
8. Huang EJ و Reichardt LF (2001). التغذية العصبية:أدوار في تطور الخلايا العصبية ووظيفتها. المراجعة السنوية لعلم الأعصاب ، ٢٤:٦٧٧ - ٧٣٦.
9. Cotman CW، and Berchtold NC، (2002). تمرين:تدخل سلوكي لتعزيز صحة الدماغ والليونة. الاتجاهات في علم الأعصاب ، 25 (6):295 - 301.
10. Erickson KI و Voss MW و Prakash RS و Basak C و Szabo A و Chaddock L و Kim JS و Heo S و Alves H و White SM و Wojcicki TR و Mailey E و Vieira VJ و Martin SA و Pence BD و Woods JA ، McAuley E ، و Kramer AF ، (2011). التمرينات يزيد حجم الحصين ويحسن الذاكرة. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية ، 108 (7):3017 - 3022.
11. راتي ، جي جي (2001). دليل المستخدم للدماغ . New York، NY، Random House، Inc.
12. Davis JM، (1995). الكربوهيدرات والأحماض الأمينية متفرعة السلسلة والقدرة على التحمل:فرضية التعب المركزي. المجلة الدولية للتغذية الرياضية ، 5:​​ق 29 - 38.