Амит Кетвала - Атлетичный мозг. Как нейробиология совершает революцию в спорте и помогает вам добиться высоких результатов

Профессионального спортсмена выделяют не только мощные бицепсы. Те же гольфисты могут иметь самые разные габариты, [47] Jäncke L., Koeneke S., Hoppe A., Rominger C. & Hänggi J. (2009). The Architecture of the Golfer’s Brain // PLoS ONE 4(3), e4785. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0004785. однако грамотный нейробиолог обнаружит их по характерным особенностям нейронной архитектуры. В 2009 г. группа швейцарских ученых повторила эксперимент Эриксона, взяв вместо скрипачей 40 человек с разным уровнем и опытом игры в гольф. Десять из них были профессиональными гольфистами, у десятерых был гандикап от 0 до 14, еще у десяти – от 15 до 36, а оставшиеся десять вообще никогда в жизни не играли ни в гольф, ни даже в мини-гольф (напомним, что в гольфе, чем меньше значение гандикапа, тем выше класс игрока).

Исследователи не стали тащить последнюю группу на поле, чтобы не тратить впустую время, а задали несколько вопросов остальным трем группам: когда они начали заниматься и сколько всего часов, по их мнению, они провели на поле вплоть до этого момента. Как нетрудно догадаться, профессионалы начали в более раннем возрасте, чем представители двух других групп. [48] Профессионалы начали заниматься в возрасте 13,1 года, участники из группы с гандикапом 1–14 – в 14,5 года, а с гандикапом 15–36 – в 19 лет. Но самое большое различие касалось количества времени, уделенного игре. У самой слабой группы в среднем оказалось 758 часов, у более продвинутой получилось 3207 часов, а профессионалы выдали умопомрачительные 27 415 часов практики.

Иными словами, если проводить на поле по восемь часов ежедневно, включая выходные и праздники, то, чтобы достичь такого показателя, понадобится почти 10 лет. Средний возраст группы профессионалов – 31 год.

В результате тренировок в течение столь продолжительного времени произошли серьезные изменения. К такому выводу пришли швейцарские исследователи, когда подвергли сканированию мозг участников эксперимента на предмет изменений в сером веществе. Оно состоит из тел и отростков нейронов, и у гольфистов из двух лучших групп его оказалось больше, чем у остальных испытуемых. Прирост серого вещества у них наблюдался в различных участках лобной и теменной доли, ответственных за контроль движений тела.

То есть данные участки мозга в буквальном смысле увеличились на фоне длительной практики.

Ученые из Китайской академии наук в Пекине пришли к аналогичным результатам, сравнив мозг профессиональных прыгунов в воду с трамплина и тех, кто не занимался этим видом спорта. [49] Wei G., Zhang Y., Jiang T. & Luo J. (2011). Increased Cortical Thickness in Sports Experts: A Comparison of Diving Players with the Controls // PLoS ONE 6(2), e17112. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0017112. Выяснилось, что у спортсменов толщина коры в некоторых участках, в том числе тех, что играют важную роль в восприятии биологических движений, больше. По мнению исследователей, утолщение коры в этих областях может быть связано с тем, что данные атлеты более четко воспринимают движения, выполняемые другими людьми. Умение учиться посредством наблюдения – важнейший навык для прыгунов в воду, ведь в этом залог их собственного профессионального развития. Соответственно, у более опытных спортсменов кора головного мозга в этом месте толще.

Принцип научения через наблюдение крайне важен в процессе приобретения практических навыков. Вспомним, что мы говорили в главе 1 о зеркальных нейронах, которые возбуждаются и когда мы сами выполняем какое-либо действие, и когда смотрим за тем, как это делают другие. Таким образом, зеркальные нейроны и явление нейропластичности помогают понять, как спортсмены повышают свое мастерство, а также учатся прогнозировать действия соперников.

Чтобы начать изменяться, мозгу требуется на удивление немного времени. Выше мы говорили о величинах порядка нескольких тысяч часов практики в течение нескольких лет, однако группа исследователей из Германии установила, что, когда мы осваиваем какой-то новый для себя навык, изменения в нашем мозге благодаря его пластичности могут произойти всего за пару месяцев. Ученые провели фМРТ мозга жонглеров. [50] Draganski B., Gaser C., Busch V., Schuierer G., Bogdahn U. & May A. (2004). Neuroplasticity: Changes in grey matter induced by training // Nature 427(6972). 311–312. http://dx.doi.org/10.1038/427311a. Для участия в исследовании они пригласили начинающих артистов, так что им не пришлось выдергивать клоунов с арены и загонять в металлическую трубу томографа (интересно, сколько бы их туда поместилось?)

Сперва ученые просканировали мозг 24 артистов, после чего половине из них дали задание за три месяца научиться жонглировать тремя шариками. Через три месяца провели повторное сканирование и обнаружили у тех, кто учился жонглировать, характерное увеличение объема серого вещества. Еще через три месяца, в течение которых им запретили жонглировать вообще – ни горящими факелами, ни ятаганами, ничем, – томограф показал, что объем серого вещества стал уменьшаться.

Вывод: мозг ведет себя подобно мышце не только в том плане, что он увеличивается в определенных местах, если его хорошенько потренировать, но и в том, что он уменьшается, если приобретенный навык не используется. Конечно, в реальности все несколько сложнее. И, чтобы понять, какие процессы протекают в ходе увеличения или уменьшения объема отдельных областей мозга, нужно копнуть чуть глубже.

На первый взгляд кажется, что нейронные цепи в мозге перепутаны, примерно как небрежно свернутая новогодняя гирлянда, но на самом деле они устроены очень логично. В главе 1 мы познакомились с топографической организацией зон обработки зрительной информации, которые расположены в виде сетки, как на карте мира. Информация об объекте, находящемся в правом верхнем углу поля зрения, обрабатывается в зоне, непосредственно примыкающей к зоне обработки информации об объекте, расположенном в поле зрения справа посередине.

Другие зоны головного мозга, в том числе первичная двигательная кора, устроены аналогичным образом. Если подвести электрод к определенной точке данного участка мозга, можно вызвать сокращения мышц мизинца. А если чуть сместить электрод, то сокращаться будут мышцы уже безымянного пальца на той же руке. Первую карту, на которой показано взаимное расположение участков коры головного мозга, составил канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд.

В 1940–1950-х гг. он разработал и впервые применил метод лечения эпилепсии, получивший название монреальской процедуры. Суть метода в разрушении нейронов в тех областях мозга, где находится очаг заболевания. Для обнаружения этого очага Пенфилд использовал электростимуляцию различных участков коры. Пациент при этом оставался в сознании под местной анестезией, соответственно, хирург мог наблюдать за его реакцией. Данная технология применяется и сегодня в отдельных случаях для удаления опухоли мозга. Благодаря этому методу нейрохирург может контролировать ход операции, чтобы случайно не задеть важные мозговые центры. В интернете есть ролики, на которых видно, как пациенты разговаривают, поют и даже играют на гитаре прямо во время операции.