Turbūt daug kas pastebėjo, kad po sunkesnio fizinio krūvio be nuovargio lydi ir malonus jausmas. Iš galvos išbyra blogos mintys, o miegas būna geresnis. Nuolat sportuojant atrodo, kad jėgų turi vis daugiau. Čia nėra kokia paprasta saviįtaiga ar retas reiškinys - sportas keičia smegenų chemiją.
Nuoseklūs aerobiniai pratimai (pvz., 30 min. Kasdien) gerina kognityvines funkcijas, skatina sveikų genų ekspresiją smegenyse, naudingas neuroplastiškumo bei elgesio plastiškumo formas. Nuolatinis sportas didina smegenų pilkosios medžiagos tūrį beveik visuose regionuose, o pastebimiausiai - srityse, siejamose su atminties apdorojimu, pažinimo kontrole, motorine funkcija ir atlygiu. Įrodyta, kad reguliari mankšta padeda kovoti su hipokampo susitraukimu ir atminties sutrikimais, būdingais vyresniame amžiuje. Jėgos treniruotės gali apsaugoti kai kuriuos hipokampo subregionus nuo degeneracijos ar susitraukimo iki 12 mėnesių po treniruotės pabaigos
Kai kurie iš ilgalaikių sporto poveikių yra padidėjęs neuronų augimas, padidėjęs neurologinis aktyvumas, geresnis streso įveikimas, patobulinta elgesio kognityvinė kontrolė, pagerinti įvairūs atminties tipai. Žmonėms teigiamas trumpalaikis poveikis pastebimas vos po vienos mankštos, o reguliariai sportuojant kelis mėnesius, poveikis bus nuolatinis.
Fizinė veikla gerina nuotaiką ir mažina biologinį atsaką į ūmų psichologinį stresą. Pratimai veikia ir kaip antidepresantas, ir kaip euforijos sukėlėjas, gerina bendrą nuotaiką. Reguliarios aerobinės treniruotės padeda gydant įvairius centrinės nervų sistemos sutrikimus ir gali būti naudojamos kaip papildoma šių sutrikimų terapija – jau yra daug žadančių įrodymų su ADHD, Alzheimerio ir Parkinsono ligomis. Nuoseklūs aerobiniai pratimai pagerina dėmesio kontrolę, informacijos apdorojimo greitį, kognityvinį lankstumą (pvz., gebėjimą perjungti užduotis), slopinimo kontrolę, darbinės atminties atsinaujinimą ir talpą, deklaratyviąją ir erdvinę atmintis.
Aerobiniai pratimai padidina neurotrofinių faktorių, skatinančių kraujagyslių formavimąsi smegenyse, suaugusiųjų neurogenezę ir kitas neuroplastiškumo formas, gamybą. Ilgalaikiai aerobiniai pratimai taip pat siejami su nuolatiniais naudingais epigenetiniais pokyčiais, dėl kurių gerėja streso įveikimas, kognityvinės funkcijos ir didėja neuronų aktyvumas.
Reaguodami į išorinius dirgiklius ir išgyvenimo spaudimą, gyvūnai prisitaiko fiziškai ir protiškai. Yra žinoma, kad pratimai pagerina neuronų prisitaikymą prie žalingų dirgiklių, susijusių su stresu. Fiziniai pratimai provokuoja neuronų adaptaciją reaguojant į nekontroliuojamą stresą.
Net retkarčiais pasportuojant laikinai (maždaug porai valandų) pagerinama protinė veikla - informacijos apdorojimo greitis, dėmesys, darbinė atmintis, problemų sprendimas, kognityvinis lankstumas ir t.t.
Žemo intensyvumo pratimai suaktyvina smegenų tinklus, susijusius su kognityviniais gebėjimais ir dėmesio apdorojimu, o didelio intensyvumo pratimai pirmiausia suaktyvina tinklus, dalyvaujančius emociniuose procesuose. Didelio intensyvumo pratimai taip pat sumažino funkcinius ryšius tinkluose, susijusiuose su motorinėmis funkcijomis.
Fizinis aktyvumas skatina dopamino, norepinefrino ir serotonino išsiskyrimą. Reguliarus fizinis aktyvumas gali teigiamai paveikti serotonino kiekį smegenyse, o tai savo ruožtu gerina nuotaiką. Reguliarūs pratimai taip pat gelbsti subalansuojant streso hormonų kaip adrenalinas lygį. Beje, apie šiek tiek apie kai kurias medžiagas rašysiu ir tekste apie centrinį nuovargį.
Kas gero pasigamina sporto metu?
Vienas iš reikšmingiausių mankštos padarinių smegenims yra padidėjusi smegenų neurotrofinio faktoriaus SNF, ang. BDNF), neuropeptido ir hormono, sintezė ir ekspresija. Ši medžiaga leidžia nervinėms ląstelėms išgyventi ir vystytis iš kamieninių ląstelių į „normalias“ nervines ląsteles. Jos trūkumas siejamas su Alzheimerio liga, depresija ir atminties sutrikimais. Kadangi SNF gali pereiti kraujo ir smegenų barjerą, didesnė periferinė SNF sintezė taip pat padidina signalų perdavimą smegenyse. Tai siejama su naudingais epigenetiniais pokyčiais, pagerėjusia pažinimo funkcija, pagerėjusia nuotaika ir atmintimi. Reguliarus fizinis aktyvumas lemia SNF padidėjimą ir nesportuojant, taip mažinamas stresas.
Pirmasis insulinoidinis augimo faktorius IGF-1 yra peptidas ir neurotrofinis faktorius, tarpininkaujantis kai kuriems augimo hormono poveikiams. Smegenyse IGF-1 veikia kaip neurotrofinis veiksnys, kuris, kaip ir SNF, yra svarbus kognityviniuose, neurogenezės ir neuronų išgyvenimo procesuose. Fizinis aktyvumas susijęs su padidėjusiu IGF-1 kiekiu, jis geba pereiti kraujo ir smegenų barjerą. Mankštos metu į kraujo plazmą išsiskiriantis IGF-1 kiekis teigiamai koreliuoja su pratimų intensyvumu ir trukme.
Kraujagyslių endotelio augimo faktorius (KEAF, ang. VEGF) yra neurotrofinis ir angiogeninis (t. y. kraujagyslių augimą skatinantis) signalinis baltymas. Jis turi neuroprotekcinį poveikį hipoksiniams neuronams. Įrodyta, kad aerobiniai pratimai padidina KEAF biosintezę audiniuose, vėliau jis kerta kraujo-smegenų barjerą ir jau tada skatina neurogenezę bei kraujagyslių formavimąsi centrinėje nervų sistemoje.
Gan neseniai pastebėta, kad po fizinės veiklos pelių organizmuose aptinkamas baltymas GPLD1, galintis būti susijęs su pagerėjusiomis pagyvenusiųjų kognityvinėmis funkcijomis.
Irizinas gali pagerinti kognityvinius gebėjimas ir neuropatologiją palėms, sergančioms Alzhaimerio ligos analogu. Greičiausiai irizinas susijęs su SNF reguliavimu ir neurogeneze. Anksčiau irizinas nebuvo pripažintas kaip išties egzistuojantis hormonas ir vadintas pseudogenu, neatliekančiu jokios funkcijos.
Serotonino sistemą moduliuoja fizinė veikla, nors tai priklauso ir nuo intensyvumo bei trukmės. Vidutiniškai intensyvi fizinė viekla gali būti įtraukta į kelių psichikos sutrikimų gydymo strategiją. Be antidepresantinio ir anksiolitinio poveikio, serotoninas taip pat susijęs su tokiomis kognityvinėmis ligomis kaip Alzheimerio. Galiausiai serotonino sistema atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant sinapsinį plastiškumą, neurogenezę ir neuronų išgyvenimą smegenyse.
Populiariojoje kultūroje ir žiniasklaidoje dopaminas dažnai vaizduojamas kaip pagrindinė malonumo cheminė medžiaga, tačiau šiuo metu farmakologijoje vyrauja nuomonė, kad dopaminas svarbus motyvacijai. Smegenyse jis svarbus vykdant vykdomąsias funkcijas, motorinį valdymą, motyvaciją, susijaudinimą, sustiprinimą ir atlygį, taip pat žemesnio lygio funkcijas, įskaitant laktaciją, seksualinį pasitenkinimą.
Įrodyta, kad fizinė veikla padidina oksitocino kiekį. Jis išgarsėjęs kaip „meilės hormonas“, reguliuojantis socialinę sąveiką, lytinį dauginimąsi, motinos ir kūdikio ryšį, pieno išsiskyrimą, empatiją ir nerimą. Jis neutralizuoja stresą, pagreitina raumenų atsistatymą, mažina baimės, nerimo jausmą. Žinome, kad smegenys išskiria oksitociną ilgų bėgimų metu (tik nežinoma, kiek ilgai). Tyrimai su gyvūnais parodė, kad fizinio krūvio sukeltas oksitocino antplūdis pagerina socialinius ryšius.
Kortizolis – „streso hormonas“ - yra gliukokortikoidas, kuris jungiasi prie gliukokortikoidų receptorių. Psichologinis stresas skatina kortizolio išsiskyrimą iš antinksčių, aktyvindamas pagumburio–hipofizės–antinksčių ašį. Trumpalaikis kortizolio koncentracijos padidėjimas susijęs su tokiais kognityviniais patobulinimais kaip sustiprinta slopinimo kontrolė. Per didelis arba ilgalaikis didelio kortizolio poveikis sukelia pažinimo kognityvinius sutrikimus ir turės neurotoksinį poveikį. Pavyzdžiui, lėtinis psichologinis stresas mažina SNF ekspresiją, o tai neigiamai veikia hipokampo tūrį ir gali sukelti depresiją. Nors fizinio krūvio metu kortizolis (streso hormonas) išsiskiria ir jo kiekis po treniruotės būna padidėjęs mažiausia porą valandų, reakcija į tokį stresą būna adaptyvi ir nuolat sportuojantiems asmenims po poilsio dienos jo lygis grįžta į normos ribas. Didėjant fizinio krūvio dydžiui, auga ir kortizolio inaktyvacija į kortizoną. Šis mechanizmas labai svarbus, nes jis apsaugo sportuojančius nuo žalingo ilgalaikio padidėjusio kortizolio sekrecijos poveikio.
Aerobiniai pratimai skatina kortizolio sekreciją priklausomai nuo intensyvumo, tačiau nesukelia ilgalaikio jo gamybos padidėjimo, nes pratimų sukeltas poveikis yra atsakas į trumpalaikį neigiamą energijos balansą. Dėl to neseniai sportavę asmenys geriau atlieka streso įveikimo užduotis. Be to, fiziniai pratimai mažina neuroendokrininį reaktyvumą, taip sumažindami biologinį atsaką į psichologinį stresą.
Apsauginis fizinės veiklos mechanizmas priskiriamas galanino išskyrimui. Galaninas hiperpoliarizuoja noradrenerginius neuronus ir slopina melsvosios dėmės (svarbi simpatinės nervų sistemos dalis) neuronų uždegimą, dėl ko slopinamas noradrenalino išsiskyrimas. Taip mažiau noradrenalino pasiekia kitas smegenų sritis (tarp jų ir migdolinį kūną - „pcihologinį sargą“), dėl ko sumažėja nerimas.
Glutamatas, viena labiausiai paplitusių neurocheminių medžiagų smegenyse, yra sužadinantis neurotransmiteris, dalyvaujantis daugelyje smegenų funkcijos veiklų, įskaitant mokymąsi ir atmintį. Jis naudojamas signalams smegenyse perduoti, tačiau per didelis glutamato kiekis blokuoja būsimus signalus ir gali sukelti toksinį poveikį smegenims. Kadangi didžioji smegenų dalis priklauso nuo glutamato kaip pagrindinio neurotransmiterio, labai svarbu, kad jis būtų reabsorbuojamas ir pašalintas. Fizinė veikla gali padidinti glutamato naudojimą smegenyse ir sumažinti toksiškumą, kurį sukelia jo kaupimasis, ypač sergant kai kuriomis ligomis. Tačiau sunkūs fiziniai pratimai padidina glutamato kiekį kraujyje, greičiausiai dėl skeleto raumenų pažeidimo. Iš glutamato gaminamas glutaminas.
Intensyvi fizinė veikla padidina gama-aminosviesto rūgšties (GABA) kiekį smegenyse. Didiesiems depresijos sutrikimams dažnai būdingas glutamato ir GABA išeikvojimas. GABA - aminorūgštis, veikianti kaip neuromediatorius, kurio vaidmuo - sumažinti jaudrumą CNS. GABA smegenyse susidaro iš glutamato ir veikia slopinančiai bei raminančiai, kai tarpu glutamatas aktyvina nervinių signalų perdavimą nervais į smegenis. Be gaba-amino sviesto rūgšties nervų sitema būtų nuolat veikiama aktyvinančiai ir tiesiog pervargtų. Nerimo sutrikimai (pvz., panikos priepuoliai) ir kiti įvairūs sutrikimai, įskaitant priklausomybę, galvos skausmus, Parkinsono sindromą ir suvokimo sutrikimus yra susiję su GABA poveikiu.
Nors pilna papildų su GABA, dažniausiai manoma, kad tokia forma ši medžiaga negali patekti į smegenis. Dabar jau yra tyrimų, kad egzogeninė GABA gali turėti kažkokį poveikį. Greičiausiai ji veikia per virškinimo trakto nervų sistema, skatinančią endogegninės GABA gamybą. Kadangi tiek glutamatas, tiek glutaminas prasiskverbia per hematoencefalinį barjerą ir smegenyse virsta GABA, papildų reikalas yra gan klaidinantis.
Fizinės veiklos sukelta euforija
Yra toks dalykas, vadinamas "runner’s high" – moksliškesnis atitikmuo būtų „fizinės veiklos sukelta euforija“, ko viena sudedamųjų dalių – euforijos jausmas, taip pat šitas reikalas suteikia jėgų judėti toliau, nors jau nė žingsnio negalėjai žengti. Tai maloni emocinė būsena, kurią sukelia daugiausia fenetilaminas (endogeninis psichostimuliatorius), β-endorfinas (endogeninis opioidas) ir anandamidas (endogeninis kanabinoidas).
β-feniletilaminas, paprastai vadinamas fenetilaminu, yra stiprus neuromoduliatorius, sukeliantis euforiją ir chemine struktūra primenantis amfetaminą.
β-endorfinas yra endogeninis opioidinis neuropeptidas, sukeliantis euforiją ir mažinantis skausmą. Jo sekreciją fizinis krūvis ryškiai padidina ir tai koreliuoja su pagerėjusia nuotaika (poveikis išlieka visai dienai). Aktyviausiai β-endorfino sintezę skatina vidutiniškai sunkus krūvis.
Anandamidas yra endogeninis kanabinoidas ir retrogradinis neurotransmiteris, taip pat sukeliantis euforiją. Daugiausiai šios malonios medžiagos organizmas pagamins esant vidutinio sunkumo veiklai. Anandamido koncentracijos plazmoje padidėjimas susijęs su psichoaktyviu poveikiu, nes anandamidas gali prasiskverbti pro kraujo ir smegenų barjerą ir veikti centrinėje nervų sistemoje. Jo koncentracija mažėja esant psichologiniam stresui, bet padidėja po fizinio krūvio, tad ši medžiaga gali būti viena pagrindinių fizinės veiklos potenciale mažinant depresiją ir nerimą.
Centrinio nuovargio teorija
Labai įdomi yra centrinio nuovargio teorija. Aš labai nesiplėsiu, tačiau taip vadinama pamažu mažėjanti raumenų aktyvacija dėl sumažėjusios nervų sistemos funkcijos. Centrinis nuovargis bent dalinai aiškinamas neurotransmiterių kiekio ir aktyvumo pokyčiais įvairiose smegenų struktūrose. Tai turi įtakos pratimų atlikimui ir raumenų funkcijoms ir negali būti paaiškinama periferiniais veiksniais (anie susiję su pakitimais raumenyse). Esant centriniam nuovargiui sumažėja nervinis judesys, o tai lydi prastesnė jėgos gamyba ir įtempimas. Tai nepriklauso nuo kaulų – raumenų susitraukimo pokyčio. Centrinis nuovargis gali atsirasti dėl ilgalaikio fizinio krūvio ir daugiausia yra susijęs su serotoninu (5-HT), noradrenalinu ir dopaminu.
Centrinės nervų sistemos nuovargis - pagrindinė periferinių raumenų traumų prevencijos dalis. Smegenyse yra daug receptorių, tokių kaip osmoreceptoriai, kurie seka dehidrataciją, mitybą ir kūno temperatūrą. Turėdamos šią informaciją smegenys gali sumažinti motorinių komandų, siunčiamų iš centrinės nervų sistemos, skaičių. Tai labai svarbu norint palaikyti tinkamą fiziologinę būseną. Sumažėjęs motorinių komandų, siunčiamų iš smegenų, kiekis padidina suvokiamų individo pastangų kiekį. Priversdamas kūną patirti didesnį suvokiamą intensyvumą, asmuo labiau linkęs nutraukti mankštą dėl išsekimo. Centrinės nervų sistemos nuovargis įspėja sportininką, kai fiziologinės sąlygos nėra optimalios.
Svarbu vengti hipertermijos ir dehidratacijos, nes tai kenkia sportinei veiklai ir gali būti mirtina. Ypač centrinis nuovargis gresia esant karštam orui. Tai pvz kalbant apie vasarą, centrinį nuovargį sumažins organizmo vėdinimas ir pratinimas prie aukštesnių temperatūrų. Kartais karštose sąlygose netgi naudojami dopamino reabsorbcijos inhibitoriai, taip pat norepinefrino dopamino reabsorbcijos inhibitoriai.
Lėti vidutinio sunkumo pratimai centrinio nuovargio paprastai nesukelia ir yra laikomi vienu veiksmingiausių būdų pagerinti CNS adaptaciją/plastiškumą.
Serotoninas reguliuoja susijaudinimą, elgesį, miegą, nuotaiką. Daugiausia serotonino (periferinio) gaminama žarnyne (apie 95 proc.), kas likę – smegenyse (centrinis). Centrinis nuovargis atsiranda augant serotonino kiekiui, tiksliau, kintant jo ir dopamino santykiui. Esant ilgai fizinei veiklai, serotonino kiekis smegenyse padidėja labiau negu esant įprastoms fiziologinėms sąlygoms. Tai gali paskatinti periferinių raumenų nuovargį. Šiame procese svarbus triptofanas (serotonino pirmtakas) – jo transportavimo mechanizmas per kraujo – smegenų barjerą eina drauge su BCAA aminorūgštimis. Esant ilgai fizinei veiklai, skeleto raumenys sunaudoja BCAA ir daugiau triptofano pasiekia smegenis. Kai santykis tarp serotonino ir dopamino padidėja (dopamino pradeda mažėti, o serotonino kiekis padidėjęs), atsiranda mieguistumo ir nuovargio pojūtis. Mažesnis santykis palankesnis darbingumui, palaiko motyvaciją ir sujaudinimą. Papildai su tirozinu, dopamino pirmtaku, gali užkirsti kelią dopamino sumažėjimui. Yra teorijų dėl BCAA papildų, tačiau kol kas tyrimais viltys nebuvo pilnai pateisintos.
Citokinai atsipalaiduoja esant fiziniam krūviui. Šiaip citokinai veikia kaip ląstelių signalizacija – stimuliuoja imuniteto atsaką į išorinius veiksnius. Tačiau kai kurie sukelia nuovargio pojūtį, kiti – liguistą elgesį.
Dopaminas. Centrinis nuovargis padidėja, kai išskiriama mažiau dopamino. Dopaminas yra neuromediatorius, kuris, be kitų dalykų, reguliuoja susijaudinimą, motyvaciją, raumenų koordinaciją ir ištvermę. Nustatyta, kad po ilgo fizinio krūvio dopamino kiekis sumažėj. Dopamino sumažėjimas gali prastinti motyvaciją. Pats dopaminas negali prasiskverbti per hematoencefalinį barjerą ir turi būti sintetinamas smegenyse. Beje, jei krūvi metu gaunamas atpildas, skatinama motyvacija, dopamino daugėja.
Noradrenalinas. Turi įtakos nuovargio jausmui, sumažina laiką iki to pojūčio atsiradimo.
Acetilcholinas reikalingas raumenų jėgai generuoti. Centrinėje nervų sistemoje acetilcholinas moduliuoja susijaudinimą ir temperatūros reguliavimą. Mankštos metu acetilcholino lygis krenta. Pačių tyrimų apie jo poveikį nuovargiui rezultatai prieštaringi.
Kaip galima pasinaudoti visa informacija apie sportą bei visas tas jo metu išsiskiriančias medžiagas?
- Pirmiausia, sportas labai naudingas emocinei ir protinei savijautai.
- Fizinį krūvį galima pasitelkti kaip papildomą terapijos priemonę esant elgesio problemoms.
- Koreguojant psichikos problemas, geriausia rinktis vidutinio sunkumo ilgesnės trukmės pratimus (risnojimas, bėgimas bėgtakyje, lengvo svorio tempimas) bei intensyvesnius jėgos pratimus (šunų jėgos sportas, vikrumo varžybos ir t.t.).
- Posakis, kad laimingas šuo – pavargęs šuo savyje slepia daug tiesos, nes dauguma augintinių vidinių sistemų veikia labai panašiai kaip mūsų. Mums sportas pagerina nuotaiką.
- Svarbu gyvūno nepervarginti, o po intensyvių fizinių veiklų būtina suteikti tinkamą poilsį.
- Šitų reikalų išmanymas gali suteikti papildomų įžvalgų apie kai kurių papildų vartojimą krūvio metu bei hidratacijos strategijas.
