CC BY
31
ОБЗОРЫ
DOI: 10.23888/humJ2023113277-296
ХОДЬБА И БЕГ В КОНТЕКСТЕ ИХ ВЛИЯНИЯ НА ЗДОРОВЬЕ МОЗГА И КОГНИТИВНЫЕ ФУНКЦИИ
WALKING AND RUNNING IN THE CONTEXT OF THEIR IMPACT ON BRAIN HEALTH AND COGNITIVE FUNCTION
Третьякова В. Д.
Московский государственный психолого-педагогический университет, Москва, Российская Федерация
Аннотация:
Малоподвижный образ можно назвать эпидемией XXI века. Существует большое количество научных исследований, доказывающих, что отсутствие физической активности может привести к серьезным сбоям в работе всех систем организма, включая нервную. Нарушение структуры и функционирования головного мозга ведет к ухудшению когнитивных функций и увеличению риска возникновения нейродеге-неративных заболеваний. Умеренно высокий уровень физической активности может способствовать улучшению функционирования головного мозга и увеличению структурного и когнитивного резерва, что в дальнейшем поможет нервной системе эффективно адаптироваться к возрастным изменениям. Ходьба и бег являются одним из самых распространенных типов физических упражнений и могут присутствовать даже в жизни людей, не вовлеченных в спортивную деятельность. Показано, что даже ходьба низкой интенсивности может способствовать когнитивным улучшениям для людей любого возраста и пола. Бег умеренной
Tretyakova V. D.
Moscow State University of Psychology and Education, Moscow, Russian Federation
Abstract:
A sedentary lifestyle can be called an epidemic of the XXI century. Meanwhile, there are a large number of scientific studies proving that the lack of physical activity can lead to serious malfunctions in the functioning of all body systems, including the nervous system. Disturbance in the structure and functioning of the brain leads to a deterioration in cognitive functions and an increase in the risk of neurodegenerative diseases. On the other hand, a moderately high level of physical activity can improve the functioning of the brain and increase the structural and cognitive reserve, which will help the nervous system to adapt to age-related changes effectively. Walking and running are one of the most common types of exercise, and can be present even in the lives of people who are not involved in sports activities. It has been shown that even low-intensity walking can contribute to cognitive improvements for people of any age and gender. Moderate-intensity running, in particular endurance running, also has a positive effect on the structure and functioning of the brain. The main effects of walking and running relate primarily to memory and
277
интенсивности, в частности бег на выносливость, также оказывает положительное влияние на структуру и функционирование головного мозга. Основные эффекты ходьбы и бега касаются в первую очередь памяти и исполнительных функций, что справедливо как для людей, так и животных.
executive functions, which is true for both humans and animals.
Ключевые слова:
мозг; когнитивные функции; здоровье; физическая активность; ходьба; бег
Keywords:
brain; cognitive functions; health; physical activity; walking; running
Актуальность
Адекватный уровень физической активности (ФА) является необходимой составляющей для сохранения здоровья на долгие годы. ФА связывают с большим объемом головного мозга, более низкими показателями атрофии, лучшим когнитивным функционированием и меньшим риском развития деменции у пожилых людей [1-3]. Физические упражнения, по-видимому, не только защищают мозг от структурных и функциональных эффектов старения, но и помогают обратить их вспять [4]. С другой стороны, низкая физическая активность связана с увеличением риска многих хронических заболеваний, а также сокращением продолжительности жизни [5].
Выделяют несколько механизмов влияния физической активности на здоровье мозга и когнитивные функции [6]: положительное влияние ФА на сердечно-сосудистую систему, нормализация инсулиновой регуляции, снижение стресса и воспаления, а также повышение нейрогенеза и нейропластичности, особенно связанные с нейротрофическим фактором головного мозга. Кроме того, в некоторых исследованиях сообщается о положительном влиянии ФА не только на когнитивные функции, но также на настроение и эмоциональное состояние [7], а также об обезболивающем [8] и противовоспалительном [9] эффектах. Так, например, длительный бег может вызывать внезапное чувство эйфории и благополучия, сопровождающееся обезболиванием («кайф бегуна»).
Различают несколько видов метаболических физических упражнений — анаэробные/силовые и аэробные/сердечно-сосудистые. Все они считаются важным фактором защиты физического и психологического здоровья, но механизмы их действия во многом различаются [10]. К анаэробным нагрузкам относятся быстрые и короткие высокоинтенсивные упражнения (например, спринтерский бег, прыжки, силовые упражнения). Аэробные нагрузки подразумевают выполнение высокоавтоматизированных движений в течение длительного периода времени (например, ходьба, бег, езда на велосипеде, плавание). В этом типе упражнений предполагаются умеренные усилия, что позволяет организму получать постоянное количество кислорода для производства энергии во время тренировки.
Остановимся более подробно на аэробных нагрузках. Такой вид упражнений используется в большинстве исследований, изучающих корреляцию между физической подготовленностью и функциями мозга. Биологические механизмы действия аэробной физической активности в основном связывают со стимулированием ангиогенеза [5] и увеличения диаметров сосудов [11] и, как следствие, увеличением мозгового кровотока и более эффективной доставкой кислорода к тканям головного мозга [5]. Улучшение кровоснабжения мозга в свою очередь оказывает положительное влияние на протекание когнитивных процессов [11]. Помимо этого, во время физических упражнений вырабатываются лактат и нейротрофический фактор роста нейронов, которые могут оказывать стимулирующее действие на процессы обучения и памяти [12].
Стоит отметить, что регулярные занятия физической активностью приносят больше пользы, чем однократные [13], а длительные аэробные тренировки более эффективны для защиты структуры и функций мозга по сравнению с прерывистыми или кратковременными [14]. Однако, стоит отметить, что даже однократная тренировка может оказать положительное влияние на когнитивные функции [15], а исследования на животных показывают, что даже короткие периоды аэробных упражнений могут вызывать некоторую пластическую перестройку мозга [16].
Таким образом, физическая активность может быть недорогим, эффективным и сравнительно безопасным способом для профилактики возрастных нарушений, восстановления функционирования и улучшения работы головного мозга. В связи с этим, изучение и понимание того, какое именно влияние оказывают конкретные виды ФА на головной мозг, является актуальной задачей, как в теоретическом, так и практическом плане.
Цель
Аэробные нагрузки являются потенциальным защитным фактором образа жизни, способным оказывать положительное влияние как на структуру, так и на функционирование мозга. В частности, изучение влияния ходьбы и бега на здоровье мозга и когнитивные функции представляет большой интерес для общественного здравоохранения, учитывая то, что ходьба является наиболее распространенным видом физических упражнений среди людей, даже не вовлеченных в спортивную деятельность (например, ходьба по бытовым нуждам). Бег в свою очередь, также может присутствовать в повседневной жизни человека, и является одним из самых популярных и доступных видов спорта. Поэтому целью данного обзора будет рассмотрение вопроса о влиянии ходьбы и бега на здоровье мозга и когнитивные функции как человека, так и животных.
Задачи
Рассмотрение и обобщение данных научной литературы о влиянии ходьбы и бега на структурные изменения и функционирование головного мозга; на когнитивные способности человека и животных моделей.
279
Материалы и методы
Поиск литературных источников осуществлялся по базам данных Google Scholar и PubMed. Используемые для поиск ключевые слова: мозг, когнитивные функции, здоровье, физическая активность, ходьба, бег (на русском и английском языках).
Результаты и их обсуждение
Ходьба является одним из самых естественных моторных навыков для человека, который в норме осваивается уже на первых годах жизни. Однако, в отличие от большинства животных, детеныши которых начинают ходить очень быстро (иногда уже в первые часы жизни), человеку, чтобы научиться балансировать на обеих ногах и ходить прямо, требуется более длительное время. Другими словами, походка человека — это не просто двигательная активность, а сложная деятельность, которая представляет собой как двигательную, так и когнитивную задачу. За контроль походки отвечают сложные нейрональные процессы, нарушение которых (например, в случае нейродегенеративных или цереброваскулярных заболеваний), вызывает не только когнитивные, но и функциональные нарушения, в том числе трудности при ходьбе.
Ходьба требует обработки как внешней, так и внутренней сенсорной информации, которая помогает реагировать на изменение характеристик окружающей среды и адаптировать двигательные программы каждый раз, когда происходят неожиданные события (например, появление ступеньки или ямки). Таким образом, в процессе ходьбы помимо когнитивной системы, задействуются также и сенсорные [17].
Изменения походки могут быть связаны с возрастными изменениями головного мозга, включая глобальную атрофию, поражение белого вещества и микрокровоизлияния [18]. В связи с этим, параметры походки, такие как вариабельность и ширина шага, измеренные в определенных стрессовых условиях (например, когнитивно-моторная двойная задача), оказались чувствительными маркерами риска снижения когнитивных функций, а также риска падений [19]. Иначе говоря, факторами риска падений являются как нарушения походки, так и когнитивные нарушения. Объединение данных о походке пожилых людей со всего мира позволило выявить синдром двигательного когнитивного риска (сочетание замедленной походки с когнитивными жалобами) как один из предикторов деменции [20].
Несмотря на то, что ходьба является естественным навыком и часто не воспринимается как возможная дисциплина для поддержания активного образа жизни (в том числе для улучшения здоровья мозга [10]), все же следует обратить на нее внимание. Так, исследовалась связь между объективно измеренной ежедневной ходьбой и объемом гиппокампа в группе пожилых людей без деменции, ведущих малоподвижный образ жизни [2]. Авторы показали, что большая продолжительность ежедневной ходьбы была связана с большими объемами гиппокампа у пожилых женщин. У мужчин такой связи отмечено не было. Эти результаты согласуются с мета-анализом, показывающим, что физическая активность может быть более полезной для когнитивных функций у женщин [21]. Возможно, это связано с тем, что по сравнению с мужчинами, участвовавшими в исследовании [2], женщины больше страдали
ожирением и тратили меньше калорий в неделю на занятия физическими упражнениями. Эти факторы могут подвергать женщин повышенному риску возникновения физических и двигательных проблем, и, следовательно, объем гиппокампа у пожилых женщин может быть более чувствительным даже к умеренному увеличению активности при ходьбе низкой интенсивности.
В лонгитюдном исследовании было изучено влияние физической активности (самооценка времени ходьбы) в течение тринадцатилетнего периода на изменения когнитивных функций и структуры мозга пожилых людей [22]. На момент начала исследования возраст участников находился в диапазоне 70-79 лет. Исследование показало, что изменения в самооценке времени, затрачиваемого на ходьбу в течение десяти лет (независимо от начального уровня), предсказывают изменения объема гиппокампа в течение последующих 3 лет (с 10 по 13 год исследования): скорость атрофии гиппокампа составила 4,5%, для участников, которые ходили в течении предыдущего десятилетия и 6,2%, для тех, кто не ходил. Результаты работы согласуются с исследованием, в котором показано, что 6 месяцев ходьбы увеличивают объем гиппокампа у пожилых людей, и что это увеличение коррелирует с одновременным повышением уровня нейротрофического фактора головного мозга в сыворотке крови [23].
Была изучена взаимосвязь между временем, затрачиваемым на ходьбу, и баллами по Краткой шкале оценки психического статуса (Mini-Mental State Examination, MMSE) в начале исследования и через 1 год [24]. Такой подход позволил определить, существует ли какая-либо связь между физической активностью и глобальным когнитивным процессом. В это исследование были включены пациенты в возрасте 60 лет и выше с болезнью Альцгеймера (БА) легкой и средней степени тяжести. Результаты исследования показали, что у участников, ходивших 1 и более часов в неделю, наблюдалась стабилизация когнитивных функций, а у тех, кто ходил 2 и более часов в неделю, наблюдалось значительное улучшение по шкале MMSE. Результаты этого исследования согласуются с работой, в которой было показано, что даже 4 месяца ходьбы привели к повышению баллов MMSE у пациентов с БА [25]. Кроме того, в других работах было показано, что ходьба у здоровых пожилых людей была связана как с более медленной скоростью снижения, так и улучшением когнитивных функций [26].
В исследованиях [27] и [28], в которых приняли участие здоровые пожилые (средний возраст 70,5 лет) и молодые люди (средний возраст 21,3 года) соответственно, было показано, что даже однократная прогулка оказывает благотворное психологическое воздействие и улучшает настроение.
Было изучено влияние интенсивной ходьбы на обучение и память участников, средний возраст которых составлял 23 года [29]. Исследование показало, что участники, выполнявшие пятнадцатиминутные упражнения по интенсивной ходьбе, лучше справлялись с заданиями на проверку эпизодической и долговременной памяти.
Кроме того, ходьба влияет на здоровье мозга за счет уменьшения факторов риска цереброваскулярных заболеваний. В исследовании, в котором приняли участие офисные работки (средний возраст 35,8 лет) было показано, что даже короткие (2 минуты), но регулярные перерывы на ходьбу (каждые 30 минут) положительно влияют
как на мозговой кровоток, так и на церебральную ауторегуляцию [30]. Таким образом, внедрение активных перерывов для людей, выполняющих сидячую работу, может иметь важные клинические последствия.
Также, ходьба может рассматриваться как один из способов снизить напряжение, тревожность и уровень стресса [31]. Было отмечено, что аэробные упражнения, помимо когнитивных функций (главным образом исполнительных), улучшают также и настроение [5, 32].
Кроме прочего, в процессе ходьбы задействовано до 90% мышц и такой вид активности с использованием различных методик можно рассматривать как вид спорта или фитнеса.
Обобщая рассмотренное выше, можно сказать, что ходьба является одним из самых популярных упражнений, независимо от возраста и пола, и управляется сложной системой контроля движений, включающей соматосенсорные, зрительные и вестибулярные элементы. Ходьба, в целом, достаточно безопасна и является адекватной формой физических упражнений, особенно для пожилых людей [33]. Ходьба оказывается полезна для когнитивного функционирования людей даже с болезнью Альцгеймера легкой и средней степени тяжести [24]. Другими словами, ходьба влияет как на физиологические, так и психологические аспекты здоровья и является упражнением, которое может помочь улучшить здоровье и продлить жизнь.
Кроме того, сообщается о снижении риска заболевания раком мозга при регулярных занятия ходьбой или бегом [34].
Бег также является естественной для человека активностью, которая так или иначе выполняется в повседневной жизни, чаще на нерегулярной основе, а для бытовых нужд («успеть по делам»). Кроме того, бег, в частности бег на выносливость (дистанция более 3 км), является популярным видом спорта. Как было показано в исследовании, проведенном на большой выборке людей (2103 взрослых) широкого возрастного диапазона (21-84 года), кардио-респираторная выносливость, которая улучшается вследствие беговых тренировок, положительно коррелирует с объемом серого вещества нескольких областей мозга, включая гиппокамп [35]. Полученные данные согласуются с результатами мультимодального анализа структурных и функциональных различий мозга бегунов на выносливость и здорового контроля [36]. В исследовании было показано, что бегуны имели увеличенный объем серого вещества в гиппокампе обоих полушарий, а также в левой прецентральной извилине [36]. Учитывая критическое участие прецентральной извилины в моторном контроле и участие гиппокампа в пространственной навигации, пространственной памяти [37] и восприятии скорости [38], больший объем серого вещества в данных областях может свидетельствовать об улучшении перечисленных функции у бегунов на выносливость по сравнению с контрольной группой. Более того, хорошо известно, что аэробные упражнения вызывают увеличение уровня нейротрофического фактора роста нейронов в сыворотке крови, что часто связывают с улучшением нейрогенеза и увеличением объема гиппокампа [23]. Эти результаты согласуются с исследованием, в котором показано, что дети предподросткового возраста с более высоким уровнем аэробной подготовленности
имели больший объем гиппокампа, чем дети с более низким уровнем аэробной подготовленности [39]. Однако, стоит отметить, что объемный прирост может теряться, если участники переставали регулярно заниматься бегом [40].
Хотя бег считается автоматизированной локомоторной задачей, он может включать и когнитивную нагрузку: планирование, тормозной контроль, вовлечение рабочей памяти, переключение внимания, когнитивная гибкость и моторный контроль
[41]. Исследование показало более высокий уровень функциональной связи левого гиппокампа с левой дополнительной моторной областью (ДМО) и средней поясной корой (СПК), а также правого гиппокампа с левой задней долей мозжечка у бегунов на выносливость по сравнению с контролем [36]. Важно отметить, что ДМО, СПК и мозжечок являются областями, которые имеют важное значение для двигательного функционирования. В частности, ДМО имеет решающее значение для планирования
[42] и выполнения движений [43], а СПК участвует в кодировании параметров силы и направления движения [44]. Мозжечок играет ключевую роль в координации движений, поддержании позы и равновесии [45]. Более того, было показано, что мозжечок вместе с гиппокампом активируется во время задач на ориентирование на местности, что позволяет предположить, что мозжечок может играть роль в пространственной навигации [46]. Принимая во внимание вышеупомянутые данные, можно сделать вывод, что более высокая функциональная связь гиппокампа и перечисленных областей мозга у бегунов свидетельствует об увеличении эффективности извлечения соответствующей информации (будь то пространственная память, информация, связанная с навигацией или скоростью) из гиппокампа и передачи ее в области мозга, связанные с моторикой.
В исследовании, проведенном с помощью метода функциональной магнитной томографии (фМРТ), было показано, что в состоянии покоя функциональная связь между лобно-теменной сетью и лобной корой (областью мозга, связанной с аспектами рабочей памяти и другими исполнительными функциями) выше у молодых спортсменов (средний возраст 21,3 года), по сравнению с контрольной группой того же возраста [41]. Это подтверждает то, что бег на выносливость может задействовать исполнительные когнитивные функции и, таким образом, способствовать увеличению связности в указанных выше сетях. Кроме того, была описана активация двусторонней дорсолатеральной префронтальной коры после бега и, как следствие, улучшение исполнительных функций [47].
Анализ, проведенный в работе [36] показал более высокую функциональную связь левой прецентральной области с правой постцентральной (сенсорная область коры больших полушарий) и прецентральной извилины у бегунов на выносливость по сравнению с контролем, что предполагает более высокое межполушарное взаимодействие. С функциональной точки зрения прецентральная извилина, также известная как первичная моторная кора, играет ключевую роль в управлении моторикой, обучении, воображении и исполнении действий [48-50]. Постцентральная извилина в основном участвует в интеграции соматосенсорных стимулов [51]. Таким образом, более высокий уровень функциональной связи между левой прецентральной
областью и правой постцентральной и прецентральной извилинами может указывать на то, что бег на выносливость связан с лучшей сенсомоторной интеграцией и межконечностной координацией [36].
Недавнее исследование показало, что высокоинтенсивный прерывистый бег улучшает исполнительные функции у подростков, время реакции и точность при выполнении задач на внимание [14]. Кроме того, сообщалось, что бег на длинные дистанции улучшает показатели рабочей памяти у спортсменов среднего возраста (возрастной диапазон — 40-68 лет) [52].
Была обнаружена значительная отрицательная корреляция между активностью сети пассивного режима работы мозга (СПРРМ активируется, когда люди находятся в состоянии покоя и обращают внимание на внутренние, а не внешние стимулы [53]) и областями, связанными с моторным контролем (парацентральная область), соматосенсорными (постцентральная область) и зрительными ассоциативными (затылочная кора) функциями [41]. Известно, что возрастное увеличение активности в СПРРМ может сигнализировать о затруднении процессов торможения или способности концентрировать внимание. В нескольких исследованиях было обнаружено, что активность в сетях пассивного режима работы мозга во время выполнения задач у здоровых пожилых людей снижается в меньшей степени, чем у молодых людей или у пациентов с деменцией [54]. Эффективность, уменьшение активности в этих сетях и перенаправление внимания на задачу имеют фундаментальное значение для когнитивного функционирования в целом. Снижение эффективности торможения СПРРМ может лежать в основе многих возрастных когнитивных изменений. Таким образом, отрицательная корреляция между активностью сети пассивного режима работы мозга и другими областями мозга у бегунов говорит о пользе бега в предотвращении появления когнитивных нарушений в будущем.
Группа бегунов на выносливость показала более высокую фракционную анизотропию (показатель микроструктурной целостности белого вещества) нескольких областей мозга, включая мозжечок, предклинье и мозолистое тело, что может также опосредовать связь между увеличением кардио-респираторной выносливости и улучшением когнитивных способностей [36].
Таким образом, как ходьба, так и бег положительно влияют на структуру и функционирование головного мозга, что также подтверждается исследованиями на животных разного возраста.
Исследовалось воздействие свободного доступа к беговому колесу для крыс и мышей ювенильного возраста (период полового созревания) [55, 56]. Бег способствовал улучшению пространственного обучения и памяти, увеличению плотности нейронов гиппокампа и префронтальной коры, а также увеличению уровня фактора роста эндотелия сосудов и нейротрофического фактора роста нейронов. Перечисленные изменения сопровождались снижением уровня тревожности и количества кортикостерона в крови [55]. У мышей произвольный бег на колесе способствовал улучшению способности к обучению и усилению нейрогенеза в гиппокампе. Что касается непроизвольного воздействия аэробной активности, то сообщается, что 21-
дневная тренировка на беговой дорожке (60 мин/день, 12 м/мин) улучшила двигательное обучение мышей и способствовала процессу образования дендритных шипов в моторной коре [57]. Показано, что шестинедельное воздействие непроизвольной аэробной активности на крыс (беговая дорожка, 30 мин/день, 5 дней в неделю, 8 м/мин) дает эффекты аналогичные произвольному бегу, но на более низком уровне [55].
Проводилось исследование на взрослых (двух/трехмесячных) грызунах [58]. Результаты исследования показали, что длительное (от одного до пяти месяцев) воздействие произвольных тренировок на беговом колесе улучшило пространственное обучение и память и увеличило экспрессию белков гиппокампа, связанных с пластичностью. Сообщается, что восемь недель свободного доступа к бегу на колесе улучшили у трехмесячных крыс производительность рабочей памяти и повысили тета-активность гиппокампа [59]. Нейрогенез в зубчатой извилине гиппокампа взрослых грызунов также увеличивается при воздействии как произвольных тренировок на беговом колесе [60], так и интенсивных аэробных тренировок на беговой дорожке [61]. Кроме того, воздействия интенсивной аэробной активности на беговой дорожке (60 мин/день, 10 м/мин) привело у взрослых мышей к улучшению способности к обучению и памяти [61].
В некоторых работах рассматривалось воздействие добровольной ходьбы и бега на стареющих грызунов. Так, 16-месячным мышам в течение пяти месяцев был предоставлен доступ к беговому колесу (60 минут в день, 5 дней в неделю) [62]. В результате исследования было показано, что у мышей улучшились показатели пространственного обучения и памяти, а также было отмечено повышение плотности дендритных шипиков пирамидных клеток гиппокампа, а 30 дней непроизвольного бега на беговой дорожке (30 мин/день, 8 м/мин, 5 дней в неделю) способствовали увеличению объема крови в моторной коре и гиппокампе [63].
Однако, помимо оздоровительной составляющей бег является серьезной спортивной дисциплиной, поэтому нужно помнить и про возможные отрицательные воздействия при повышенной беговой нагрузке. Так, в исследовании показано, что бег на ультрамарафонские дистанции (более 42,2 км) или непрерывный бег более 6 часов может иметь негативные последствия и потенциально вызвать долгосрочные проблемы со здоровьем — нарушение работы ключевых систем организма, включая сердечнососудистую, дыхательную, опорно-двигательную, мочевыделительную, иммунологическую, желудочно-кишечную, нервную [64]. Этот факт подтверждается исследованиями на животных. Сообщается, что семидневный высокоинтенсивный бег на беговой дорожке (до 20 м/мин, до тех пор, пока крысы не покажут утомление, выражающееся в отсутствии реакции на электрическую стимуляцию) может вызвать нарушение способности к пространственному обучению и долговременной потенциации гиппокампа, сопровождающееся повышенной экспрессией гиппокампальных воспалительных факторов у взрослых крыс [65].
Помимо прочего, данные литературы свидетельствуют о том, что ключевую роль в положительных эффектах аэробной активности играет мотивационная составляющая. Как известно, мотивация подразумевает механизмы вознаграждения, которые активируют дофаминергическую систему [66]. Недавно было продемонстрировано, что
истощение дофаминергической системы играет ключевую роль в возникновении когнитивных и мозговых дисфункций, наблюдаемых уже на ранних стадиях нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера (как у людей [67], так и животных [68]). Другими словами, избыток дофамина может смягчить появление когнитивных симптомов на ранних стадиях нейродегенеративных расстройств. Таким образом, аэробные упражнения можно рассматривать как важный и доступный инструмент, способствующий здоровому старению.
К беговым дисциплинам также относится трейлраннинг. В этом случае дистанции проходят по естественном рельефу и помимо аэробной нагрузки могут включать координационные и балансовые составляющие, которые также положительно сказываются на когнитивных функциях и здоровье мозга [10].
Скайранинг также можно отнести к одной из разновидностей бега. Однако, поскольку скайраннинговые тренировки проходят на больших высотах (может превышать 4000 метров) и часто требуют специальной подготовки и снаряжения, то этот вид бега относят к одной из дисциплин альпинизма. Кроме того, важным фактором для тренировок такого рода является воздействие высоты. Длительное пребывание на большой высоте может приводить к гипоксии, при этом нарушается оксигенация головного мозга, особенно при выполнении упражнений [69]. В дальнейшем, это может привести к изменениям в мозге и долгосрочным проблемам со здоровьем [70]. Однако, в некоторых работах сообщается, что при достаточной степени акклиматизации (прерывистая гипоксия) высота может положительно сказываться на тренировочном процессе [71].
Кроме того, не стоит недооценивать взаимосвязь между окружающей средой и самочувствием. Исследования показали, что когда упражнения проводятся в помещении, то более яркий свет приводит к большему снижению симптомов депрессии у участников, по сравнению с нормальным уровнем освещения [72]. Было обнаружено, что люди, проводившие не менее 2 часов в неделю на открытом воздухе среди зеленых насаждений, демонстрируют лучшее здоровье и самочувствие по сравнению с теми, кто вообще не проводит времени на открытом воздухе [73]. Кроме того, участники исследования, которые ходили по парку в течение примерно 50 минут, продемонстрировали значительное улучшение в выполнении задачи на проверку функций исполнительного контроля (задача обратного набора цифр) по сравнению с теми, кто ходил по городу в течение того же периода времени [74].
Хотя влияние физической активности на здоровье мозга более отчетливо проявляется у пожилых людей [21], вводить ФА в повседневную жизнь лучше в более раннем возрасте и выполнять на протяжении всей жизни [75]. Исследования показывают, что более активный образ жизни в подростковом [76, 77] или в среднем возрасте [78] благотворно влияет на когнитивные способности в пожилом возрасте. В большинстве исследований, проведенных на животных моделях, показано, что аэробные упражнения оказывают благотворное влияние на когнитивные функции животных любого возраста: даже предродовое воздействие упражнений (воздействие упражнений на матерей во время беременности) способно улучшить поведенческие и
когнитивные характеристики потомства как в раннем, так и в более позднем возрасте [79]. Также, положительные эффекты наблюдались при воздействии упражнений после рождения — в младенческом, подростковом [80], а также в зрелом, среднем и даже позднем возрасте [81, 82].
Выводы
Физическая активность даже низкой интенсивности положительно сказывается на структуре мозга и когнитивных функциях, а также общем самочувствии. Многочисленные исследования показывают, что люди, поддерживающие активный образ жизни в любом возрасте, имеют лучшие показатели здоровья по сравниванию с малоподвижными ровесниками. В частности, в когнитивной сфере основные эффекты касаются в первую очередь памяти и исполнительных функций, что справедливо как для людей, так и животных. Указанные функции особенно сильно подвержены возрастному ухудшению, связанному со старением.
Также ходьба и бег оказывают положительное влияние на объем, структуру и функциональную связность некоторых областей мозга. Приведенные данные позволяют предположить, что такие позитивные изменения представляют собой потенциальные процессы накопления структурного и когнитивного резерва, что может способствовать успешной адаптации мозга в случае повреждения нервной системы или патологического старения.
Для поддержания адекватного уровня физической активности, необязательно становиться спортсменом. По рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, активный образ жизни предполагает не менее 7500 шагов в день. К тому же, есть данные, что даже однократные упражнения могут повлиять на улучшение когнитивного функционирования.
Кроме того, мотивационная составляющая, связанная с добровольными аэробными упражнениями, также оказывает положительный эффект, поскольку способствует активации выработки дофамина. Данные, представленные в настоящем обзоре, подтверждают важность ходьбы и бега для профилактики заболеваний, укрепления и сохранения здоровья на протяжении всей жизни.
Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства просвещения Российской Федерации № 073-00038-23-02 от 13.02.2023 г.
«Исследование мозговых механизмов семантического научения
с помощью магнитоэнцефалографии».
287
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ:
1. Heyn P., Abreu B.C., Ottenbacher K.J. The effects of exercise training on elderly persons with cognitive impairment and dementia: a meta-analysis // Arch. Phys. Med. Rehab. 2004. Vol. 85, No. 10. P. 1694-1704. doi: 10.1016/j.apmr.2004.03.019
2. Varma V.R., Chuang Y.F., Harris G.C., et al. Low-intensity daily walking activity is associated with hippocampal volume in older adults // Hippocampus. 2015. Vol. 25, No. 5. P. 605-615. doi: 10.1002/hipo.22397
3. Чупряев И.К., Пономарева С.Д., Ясакова А.В., и др. Физическая активность как фактор, влияющий на когнитивные нарушения // Российский семейный врач. 2020. Т. 24, № 1. C. 45-51. doi: 10.17816/RFD21227
4. Stillman C.M., Cohen J., Lehman M.E., et al. Mediators of Physical Activity on Neurocognitive Function: A Review at Multiple Levels of Analysis // Front. Hum. Neurosci. 2016. Vol. 10. P. 626. doi: 10.3389/fnhum.2016.00626
5. Hillman C.H., Erickson K.I., Kramer A.F. Be smart, exercise your heart: exercise effects on brain and cognition // Nat. Rev. Neurosci. 2008. Vol. 9, No. 1. P. 58-65. doi: 10.1038/nrn2298
6. Третьякова В.Д. Возрастные изменения в мозге и факторы, влияющие на них // Бюллетень науки и практики. 2022. Т. 8, № 7. С. 151-191. doi: 10.33619/2414-2948/80/20
7. Basso J.C., Suzuki W.A. The Effects of Acute Exercise on Mood, Cognition, Neurophysiology, and Neurochemical Pathways: A Review // Brain Plasticity. 2017. No. 2. P. 127-152. doi: 10.3233/BPL-160040
8. Da Silva Santos R., Galdino G. Endogenous systems involved in exercise-induced analgesia // J. Physiol. Pharmacol. 2018. Vol. 69, No. 1. P. 3-13. doi: 10.26402/jpp.2018.1.01
9. Elosua R., Bartali B., Ordovas J.M., et al. Association between physical activity, physical performance, and inflammatory biomarkers in an elderly population: the InCHIANTI study // J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2005. Vol. 60, No. 6. P. 760-767. doi: 10.1093/gerona/60.6.760
10. Третьякова В.Д. Влияние различных видов физической активности на здоровье мозга и когнитивные функции // Здоровье человека, теория и методика физической культуры и спорта. 2022. Т. 28, № 4. С. 25-44. doi: 10.14258/zosh(2022)4.04
11. Pereira A.C., Huddleston D.E., Brickman A.M., et al. An in vivo correlate of exercise-induced neurogenesis
REFERENCES:
1. Heyn P, Abreu BC, Ottenbacher KJ. The effects of exercise training on elderly persons with cognitive impairment and dementia: a meta-analysis. Arch Phys Med Rehab. 2004;85(10):1694-704. doi: 10.1016/j.apmr.2004.03.019
2. Varma VR, Chuang YF, Harris GC, et al. Low-intensity daily walking activity is associated with hippocampal volume in older adults. Hippocampus. 2015;25(5):605-15. doi: 10.1002/hipo.22397
3. Chupriaev IK, Ponomareva SD, Yasakova AV, et al. Physical activity as a factor influencing on cognitive disorders. Russian Family Doctor. 2020;24(1):45-51. (In Russ). doi: 10.17816/ RFD21227
4. Stillman CM, Cohen J, Lehman ME, et al. Mediators of Physical Activity on Neurocognitive Function: A Review at Multiple Levels of Analysis. Front Hum Neurosci. 2016;10:626. doi: 10.3389/fnhum.2016.00626
5. Hillman CH, Erickson KI, Kramer AF. Be smart, exercise your heart: exercise effects on brain and cognition. Nat Rev Neurosci. 2008;9(1):58-65. doi: 10.1038/nrn2298
6. Tretyakova VD. Age-related changes in the brain and factors affected them. Bulletin of Science and Practice. 2022;8(7):151-91. (In Russ). doi: 10.33619/2414-2948/80/20
7. Basso JC, Suzuki WA. The Effects of Acute Exercise on Mood, Cognition, Neurophysiology, and Neurochemical Pathways: A Review. Brain Plasticity. 2017;(2):127-52. doi: 10.3233/BPL-160040
8. Da Silva Santos R, Galdino G. Endogenous systems involved in exercise-induced analgesia. J Physiol Pharmacol. 2018;69(1):3-13. doi: 10.26402/jpp.2018.1.01
9. Elosua R, Bartali B, Ordovas J.M, et. al. Association between physical activity, physical performance, and inflammatory biomarkers in an elderly population: the InCHIANTI study. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2005;60(6):760-7. doi: 10.1093/gerona/60.6.760
10. Tretyakova VD. The influence of various types of physical activity on brain health and cognitive function. Health, Physical Culture and Sports. 2022;28(4):25-44. (In Russ). doi: 10.14258/zosh(2022)4.04
11. Pereira AC, Huddleston DE, Brickman AM, et al. An in vivo correlate of exercise-induced
in the adult dentate gyrus // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2007. Vol. 104, No. 13. P. 5638-5643. doi: 10.1073/pnas.0611721104
12. Tari A.R., Norevik C.S., Scrimgeour N.R., et al. Are the neuroprotective effects of exercise training systemically mediated? // Prog. Cardiovasc. Dis. 2019. Vol. 62, No. 2. P. 94-101. doi: 10.1016/j.pcad.2019.02.003
13. Chan J.S.Y., Wong A.C.N., Liu Y., et. al. Fencing expertise and physical fitness enhance action inhibition // Psychol. Sport Exerc. 2011. Vol. 12, No. 5. P. 509-514. doi: 10.1016/j.psychsport.2011.04.006
14. Hatch L.M., Dring K.J., Williams R.A., et al. Effect of Differing Durations of High-Intensity Intermittent Activity on Cognitive Function in Adolescents // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021. Vol. 18, No. 21. P. 11594. doi: 10.3390/ijerph182111594
15. Gliner J.A., Matsen-Twisdale J.A., Horvath S.M., et al. Visual evoked potentials and signal detection following a marathon race // Med. Sci. Sports. 1979. Vol. 11, No. 2. P. 155-159.
16. Motta-Teixeira L.C., Takada S.H., Machado-Nils A.V., et al. Spatial learning and neurogenesis: Effects of cessation of wheel running and survival of novel neurons by engagement in cognitive tasks // Hippocampus. 2016. Vol. 26, No. 6. P.794-803. doi: 10.1002/hipo.22560
17. Hausdorff J.M., Schweiger A., Herman T., et al. Dual-task decrements in gait: Contributing factors among healthy older adults // J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2008. Vol. 63, No. 12. P. 1335-1343. doi: 10.1093/gerona/63.12.1335
18. Choi P., Ren M., Phan T.G., et al. Silent infarcts and cerebral microbleeds modify the associations of white matter lesions with gait and postural stability: population-based study // Stroke. 2012. Vol. 43, No. 6. P. 1505-1510. doi: 10.1161/STR0KEAHA.111.647271
19. Bridenbaugh S.A., Kressig R.W. Motor cognitive dual tasking: early detection of gait impairment, fall risk and cognitive decline // Z. Gerontol. Geriat. 2015. Vol. 48. P. 15-21. doi: 10.1007/s00391-014-0845-0
20. Verghese J., Annweiler C., Ayers E. et al. Motoric cognitive risk syndrome: multicountry prevalence and dementia risk // Neurology. 2014. Vol. 83, № 8. P. 718-726. doi: 10.1212/WNL.0000000000000717
21. Colcombe S., Kramer A.F. Fitness effects on the cognitive function of older adults: a meta-analytic study // Psychol. Sci. 2003. Vol. 14, No. 2. P. 125-130. doi: 10.1111/1467-9280.t01-1-01430
22. Best J.R., Rosano C., Aizenstein H.J., et al. Health, Aging and Body Composition Study. Long-term
neurogenesis in the adult dentate gyrus. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2007; 104(13):5638-43. doi: 10.1073/pnas.0611721104
12. Tari AR, Norevik CS, Scrimgeour NR, et al. Are the neuroprotective effects of exercise training systemically mediated? Prog Cardiovasc Dis. 2019;62(2):94-101. doi: 10.1016/j.pcad.2019.02.003
13. Chan JSY, Wong ACN, Liu Y, et al. Fencing expertise and physical fitness enhance action inhibition. Psychol Sport Exerc. 2011;12(5):509-14. doi: 10.1016/j.psychsport.2011.04.006
14. Hatch LM, Dring KJ, Williams RA, et al. Effect of Differing Durations of High-Intensity Intermittent Activity on Cognitive Function in Adolescents. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(21):11594. doi: 10.3390/ijerph182111594
15. Gliner JA, Matsen-Twisdale JA, Horvath SM, et al. Visual evoked potentials and signal detection following a marathon race. Med Sci Sports. 1979;11(2):155-9.
16. Motta-Teixeira LC, Takada SH, Machado-Nils AV, et al. Spatial learning and neurogenesis: Effects of cessation of wheel running and survival of novel neurons by engagement in cognitive tasks. Hippocampus. 2016;26(6):794-803. doi: 10.1002/hipo.22560
17. Hausdorff JM, Schweiger A, Herman T, et al. Dual-task decrements in gait: Contributing factors among healthy older adults. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2008;63(12):1335-43. doi: 10.1093/gerona/63.12.1335
18. Choi P, Ren M, Phan TG, et al. Silent infarcts and cerebral microbleeds modify the associations of white matter lesions with gait and postural stability: population-based study. Stroke. 2012;43(6):1505-10. doi: 10.1161/STR0KEAHA.111.647271
19. Bridenbaugh SA, Kressig RW. Motor cognitive dual tasking: early detection of gait impairment, fall risk and cognitive decline. Z Gerontol Geriat. 2015;48:15-21. doi: 10.1007/s00391-014-0845-0
20. Verghese J, Annweiler C, Ayers E, et al. Motoric cognitive risk syndrome: multicountry prevalence and dementia risk. Neurology. 2014;83(8):718-26. doi: 10.1212/WNL.0000000000000717
21. Colcombe S, Kramer AF. Fitness effects on the cognitive function of older adults: a meta-analytic study. Psychol Sci. 2003;14(2):125-30. doi: 10.1111/1467-9280.t01-1-01430
22. Best JR, Rosano C, Aizenstein HJ, et al. Health, Aging and Body Composition Study. Long-term
changes in time spent walking and subsequent cognitive and structural brain changes in older adults // Neurobiol. Aging. 2017. Vol. 57. P. 153-161. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2017.05.023
23. Erickson K.I., Voss M.W., Prakash R.S., et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2011. Vol. 108, No. 7. P. 3017-3022. doi: 10.1073/pnas.1015950108
24. Winchester J., Dick M.B., Gillen D., et al. Walking stabilizes cognitive functioning in Alzheimer's disease (AD) across one year // Arch Gerontol Geriatr. 2013. Vol. 56, No. 1. P. 96-103. doi: 10.1016/j.archger.2012.06.016
25. Vreugdenhil A., Cannell J., Davies A., et al. A community-based exercise programme to improve functional ability in people with Alzheimer's disease: A randomized controlled trial // Scan. J. Caring Sci. 2012. Vol. 26, No. 1. P. 12-19. doi: 10.1111/j.1471-6712.2011.00895.x
26. Weuve J., Kang J.H., Manson J.E., et al. Physical activity, including walking, and cognitive function in older women // J. Am. Med. Assoc. 2004. Vol. 292, No. 12. P. 1454-1461. doi: 10.1001/jama.292.12.1454
27. Hatta A., Nishihira Y., Higashiura T. Effects of a single bout of walking on psychophysiologic responses and executive function in elderly adults: a pilot study // Clin. Interv. Aging. 2013. Vol. 8. P. 945-952. doi: 10.2147/CIA.S46405
28. Edwards M.K., Loprinzi P.D. Experimental effects of brief, single bouts of walking and meditation on mood profile in young adults // Health Promot. Perspect. 2018. Vol. 8, No. 3. P. 171-178. doi: 10.15171/hpp.2018.23
29. Sng E., Frith E., Loprinzi P.D. Temporal Effects of Acute Walking Exercise on Learning and Memory Function.// Am. J. Health Promot. 2018. Vol. 32, No. 7. P. 1518-1525. doi: 10.1177/0890117117749476
30. Carter S.E., Draijer R., Holder S.M., et al. Regular walking breaks prevent the decline in cerebral blood flow associated with prolonged sitting // J. Appl. Physiol. 2018. Vol. 125, No. 3. P. 790-798. doi: 10.1152/japplphysiol.00310.2018
31. Lesser I.A., Prystupa J., Belanger L., et al. A mixed-methods evaluation of a group based trail walking program to reduce anxiety in cancer survivors // Appl. Cancer Res. 2020. Vol. 40. P. 10. doi: 10.1186/s41241-020-00094-x
32. Hyodo K., Jindo T., Suwabe K., et al. Acute effects of light-intensity, slow-tempo aerobic dance
changes in time spent walking and subsequent cognitive and structural brain changes in older adults. Neurobiol Aging. 2017;57:153-61. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2017.05.023.
23. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2011;108(7):3017-22. doi: 10.1073/pnas.1015950108
24. Winchester J, Dick MB, Gillen D, et al. Walking stabilizes cognitive functioning in Alzheimer's disease (AD) across one year. Arch Gerontol Geriatr. 2013;56(1):96-103. doi: 10.1016/ j.archger.2012.06.016
25. Vreugdenhil A, Cannell J, Davies A, et al. A community-based exercise programme to improve functional ability in people with Alzheimer's disease: A randomized controlled trial. Scan J Caring Sci. 2012;26(1):12-9. doi: 10.1111/j.1471-6712.2011.00895.x
26. Weuve J, Kang JH, Manson JE, et al. Physical activity, including walking, and cognitive function in older women. J Am Med Assoc. 2004;292(12): 1454-61. doi: 10.1001/jama.292.12.1454
27. Hatta A, Nishihira Y, Higashiura T. Effects of a single bout of walking on psychophysiologic responses and executive function in elderly adults: a pilot study. Clin Interv Aging. 2013;(8):945-52. doi: 10.2147/CIA.S46405
28. Edwards MK, Loprinzi PD. Experimental effects of brief, single bouts of walking and meditation on mood profile in young adults. Health Promot Perspect. 2018;8(3):171-8. doi: 10.15171/hpp.2018.23
29. Sng E, Frith E, Loprinzi PD. Temporal Effects of Acute Walking Exercise on Learning and Memory Function. Am J Health Promot. 2018;32(7):1518-25. doi: 10.1177/0890117117749476
30. Carter SE, Draijer R, Holder SM, et al. Regular walking breaks prevent the decline in cerebral blood flow associated with prolonged sitting. J Appl Physiol. 2018;125(3):790-8. doi: 10.1152/ japplphysiol.00310.2018
31. Lesser IA, Prystupa J, Belanger L, et al. A mixed-methods evaluation of a group based trail walking program to reduce anxiety in cancer survivors. Appl Cancer Res. 2020;40:10. doi: 10.1186/s41241-020-00094-x
32. Hyodo K, Jindo T, Suwabe K, et al. Acute effects of light-intensity, slow-tempo aerobic dance
exercise on mood and executive function in older adults // Bulletin of the Physical Fitness Research Institute. 2019. Vol. 117. P. 8-16. doi: 10.20793/tairyokukenkyu.117.0_8
33. Vogt T., Schneider S., Bruumer V., et al. Frontal EEG asymmetry: The effects of sustained walking in the elderly // Neurosci. Lett. 2010. Vol. 485, No. 2. P. 134-137. doi: 10.1016/j.neulet.2010.09.001
34. Williams P.T. Reduced risk of brain cancer mortality from walking and running // Med. Sci. Sports Exerc. 2014. Vol. 46, No. 5. P. 927-932. doi: 10.1249/MSS.0000000000000176
35. Wittfeld K., Jochem C., Dorr M., et al. Cardiorespiratory fitness and gray matter volume in the temporal, frontal, and cerebellar regions in the general population // Mayo Clin. Proc. 2020. Vol. 95, No. 1. P. 44-56. doi: 10.1016/j.mayocp.2019.05.030
36. Cao L., Zhang Y., Huang R., et al. Structural and functional brain signatures of endurance runners // Brain Struct. Funct. 2021. Vol. 226, No. 1. P. 93-103. doi: 10.1007/s00429-020-02170-y
37. Broadbent N.J., Squire L.R., Clark R.E. Spatial memory, recognition memory, and the hippocampus // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2004. Vol. 101, No. 40. P. 14515-14520. doi: 10.1073/pnas.0406344101
38. Fuhrmann F., Justus D., Sosulina L., et al. Locomotion, theta oscillations, and the speed-correlated firing of hippocampal neurons are controlled by a medial septal glutamatergic circuit // Neuron. 2015 Vol. 86, No. 5. P. 1253-1264. doi: 10.1016/j.neuron.2015.05.001
39. Chaddock L., Erickson K.I., Prakash R.S., et al. A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume, and memory performance in preadolescent children // Brain Res. 2010. Vol. 1358. P. 172-183. doi: 10.1016/j.brainres.2010.08.049
40. Fink A., Koschutnig K., Zussner T., et al. A two-week running intervention reduces symptoms related to depression and increases hippocampal volume in young adults // Cortex. 2021. Vol. 144. P. 70-81. doi: 10.1016/j.cortex.2021.08.010
41. Raichlen D.A., Bharadwaj P.K., Fitzhugh M.C., et al. Differences in resting state functional connectivity between young adult endurance athletes and healthy controls // Front. Hum. Neurosci. 2016. Vol. 10. P. 610. doi: 10.3389/fnhum.2016.00610
42. Tanji J., Shima K. Role for supplementary motor area cells in planning several movements ahead //
exercise on mood and executive function in older adults. Bulletin of the Physical Fitness Research Institute. 2019;(117):8-16. doi: 10.20793/ tairyokukenkyu.117.0_8
33. Vogt T, Schneider S, Bruumer V, et al. Frontal EEG asymmetry: The effects of sustained walking in the elderly. Neurosci Lett. 2010;485(2):134-7. doi: 10.1016/j.neulet.2010.09.001
34. Williams PT. Reduced risk of brain cancer mortality from walking and running. Med Sci Sports Exerc. 2014;46(5):927-2. doi: 10.1249/ MSS.0000000000000176
35. Wittfeld K, Jochem C, Dorr M, et al. Cardiorespiratory fitness and gray matter volume in the temporal, frontal, and cerebellar regions in the general population. Mayo Clin Proc. 2020;95(1): 44-56. doi: 10.1016/j.mayocp.2019.05.030
36. Cao L, Zhang Y, Huang R, et al. Structural and functional brain signatures of endurance runners. Brain Struct Funct. 2021;226(1):93-103. doi: 10.1007/s00429-020-02170-y
37. Broadbent NJ, Squire LR, Clark RE. Spatial memory, recognition memory, and the hippocampus. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2004;101(40):14515-20. doi: 10.1073/pnas.0406344101
38. Fuhrmann F, Justus D, Sosulina L, et al. Locomotion, theta oscillations, and the speed-correlated firing of hippocampal neurons are controlled by a medial septal glutamatergic circuit. Neuron. 2015;86(5):1253-64. doi: 10.1016/j.neuron.2015.05.001
39. Chaddock L, Erickson KI, Prakash RS, et al. A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume, and memory performance in preadolescent children. Brain Res. 2010;1358:172-83. doi: 10.1016/j.brainres.2010.08.049
40. Fink A, Koschutnig K, Zussner T, et al. A two-week running intervention reduces symptoms related to depression and increases hippocampal volume in young adults. Cortex. 2021;144:70-81. doi: 10.1016/j.cortex.2021.08.010
41. Raichlen DA, Bharadwaj PK, Fitzhugh MC, et al. Differences in resting state functional connectivity between young adult endurance athletes and healthy controls. Front Hum Neurosci. 2016;10:610. doi: 10.3389/fnhum.2016.00610
42. Tanji J, Shima K. Role for supplementary motor area cells in planning several movements
Nature. 1994. Vol. 371, No. 6496. P. 413-416. doi: 10.1038/371413a0
43. Lee K.M., Chang K.H., Roh J.K. Subregions within the supplementary motor area activated at different stages of movement preparation and execution // Neuroimage. 1999. Vol. 9, No. 1. P. 117-123. doi: 10.1006/nimg.1998.0393
44. Vogt B.A. Midcingulate cortex: Structure, connections, homologies, functions and diseases // J. Chem. Neuroanat. 2016. Vol. 74. P. 28-46. doi: 10.1016/j.jchemneu.2016.01.010
45. Morton S.M., Bastian A.J. Cerebellar control of balance and locomotion // Neuroscientist. 2004. Vol.
10, No. 3. P. 247-259. doi: 10.1177/1073858404263517
46. Igloi K., Doeller C.F., Paradis A.L., et al. Interaction between hippocampus and cerebellum crus i in sequence-based but not place-based navigation // Cereb. Cortex. 2015. Vol. 25, No. 11. P. 4146-4154. doi: 10.1093/cercor/bhu132
47. Damrongthai C., Kuwamizu R., Suwabe K., et al. Benefit of human moderate running boosting mood and executive function coinciding with bilateral prefrontal activation // Sci. Rep. 2021. Vol.
11. P. 22657. doi: 10.1038/s41598-021-01654-z
48. Kawai R., Markman T., Poddar R., et al. Motor cortex is required for learning but not for executing a motor skill // Neuron. 2015. Vol. 86, No. 3. P. 800-812. doi: 10.1016/j.neuron.2015.03.024
49. Sanes J.N., Donoghue J.P., Thangaraj V., et al. Shared neural substrates controlling hand movements in human motor cortex // Science. 1995. Vol. 268, No. 5218. P. 1775-1777. doi: 10.1126/science.7792606
50. Miller K.J., Schalk G., Fetz E.E., et al. Cortical activity during motor execution, motor imagery, and imagery-based online feedback // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2010. Vol. 107, No. 9. P. 4430-4435. doi: 10.1073/pnas.0913697107
51. Friedrich J., Muckschel M., Beste C. Specific properties of the SI and SII somatosensory areas and their effects on motor control: a system neuro-physiological study // Brain Struct. Funct. 2018. Vol. 223, No. 2. P. 687-699. doi: 10.1007/s00429-017-1515-y
52. Wouters H., Aalbers T., Maessen M.F.H., et al. Physical Activity and Cognitive Function of Long-Distance Walkers: Studying Four Days Marches Participants // Rejuvenation Res. 2017. Vol. 20. P. 367-374.
53. Raichle M.E., MacLeod A.M., Snyder A.Z., et al. A default mode of brain function // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2001. Vol. 98, No. 2. P. 676-682. doi: 10.1073/pnas.98.2.676
ahead. Nature. 1994;371(6496):413-6. doi: 10.1038/371413a0
43. Lee KM, Chang KH, Roh JK. Subregions within the supplementary motor area activated at different stages of movement preparation and execution. Neuroimage. 1999;9(1):117-23. doi: 10.1006/nimg.1998.0393
44. Vogt BA. Midcingulate cortex: Structure, connections, homologies, functions and diseases. J Chem Neuroanat. 2016;(74):28-46. doi: 10.1016/ j.jchemneu.2016.01.010
45. Morton SM, Bastian AJ. Cerebellar control of balance and locomotion. Neuroscientist. 2004; 10(3):247-59. doi: 10.1177/1073858404263517
46. Igloi K, Doeller CF, Paradis AL, et al. Interaction between hippocampus and cerebellum crus i in sequence-based but not place-based navigation. Cereb Cortex. 2015;25(11):4146-54. doi: 10.1093/ cercor/bhu132
47. Damrongthai C, Kuwamizu R, Suwabe K, et al. Benefit of human moderate running boosting mood and executive function coinciding with bilateral prefrontal activation. Sci Rep. 2021;(11): 22657. doi: 10.1038/s41598-021-01654-z
48. Kawai R, Markman T, Poddar R, et al. Motor cortex is required for learning but not for executing a motor skill. Neuron. 2015;86(3):800-12. doi: 10.1016/j.neuron.2015.03.024
49. Sanes JN, Donoghue JP, Thangaraj V, et al. Shared neural substrates controlling hand movements in human motor cortex. Science. 1995;268(5218):1775-7. doi: 10.1126/science.7792606
50. Miller KJ, Schalk G, Fetz EE, et al. Cortical activity during motor execution, motor imagery, and imagery-based online feedback. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2010; 107(9):4430-5. doi: 10.1073/pnas.0913697107
51. Friedrich J, Muckschel M, Beste C. Specific properties of the SI and SII somatosensory areas and their effects on motor control: a system neurophysiological study. Brain Struct Funct. 2018;223(2):687-99. doi: 10.1007/s00429-017-1515-y
52. Wouters H, Aalbers T, Maessen MFH, et al. Physical Activity and Cognitive Function of LongDistance Walkers: Studying Four Days Marches Participants. Rejuvenation Res. 2017;20:367-74.
53. Raichle ME, MacLeod AM, Snyder AZ, et al. A default mode of brain function. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2001;98(2):676-82. doi: 10.1073/pnas.98.2.676
54. Lustig C., Snyder A.Z., Bhakta M., et al. Functional deactivations: change with age and dementia of the Alzheimer type // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2003. Vol. 100, No. 24. P. 4504-4509. doi: 10.1073/pnas.2235925100
55. Uysal N., Kiray M., Sisman A.R., et al. Effects of voluntary and involuntary exercise on cognitive functions, and VEGF and BDNF levels in adolescent rat // Biotech. Histochem. 2015. Vol. 90, No. 1. P. 55-68. doi: 10.3109/10520295.2014.946968
56. Merritt J.R., Rhodes J.S. Mouse genetic differences in voluntary wheel running, adult hippocampal neurogenesis and learning on the multi-strain-adapted plus water maze // Behav. Brain Res. 2015. Vol. 280. P. 62-71. doi: 10.1016/j.bbr.2014.11.030
57. Chen K., Zheng Y., Wei J.A., et al. Exercise training improves motor skill learning via selective activation of mTOR // Sci. Adv. 2019. Vol. 5, No. 7. P. eaaw1888. doi: 10.1126/sciadv.aaw1888
58. Liu Y.F., Chen H.I., Wu C.L et al. Differential effects of treadmill running and wheel running on spatial or aversive learning and memory: Roles of amygdalar brain-derived neurotrophic factor and synaptotagmin // J. Physiol. 2009. Vol. 587. P. 3221-3231. doi: 10.1113/jphysiol.2009.173088
59. Li J.Y., Kuo T.B.J., Hung C.T., et al. Voluntary exercise enhances hippocampal theta rhythm and cognition in the rat // Behav. Brain Res. 2021. Vol. 399. P. 112916. doi: 10.1016/j.bbr.2020.112916
60. Kuhn H.G., Dickinson-Anson H., Gage F.H. Neurogenesis in the dentate gyrus of the adult rat: Age-related decrease of neuronal progenitor proliferation // J. Neurosci. 1996. Vol. 16, No. 6. P. 2027-2033. doi: 10.1523/JNEUR0SCI.16-06-02027.1996
61. Li H., Liang A., Guan F., et al. Regular treadmill running improves spatial learning and memory performance in young mice through increased hip-pocampal neurogenesis and decreased stress // Brain Res. 2013. Vol. 1531. P. 1-8. doi: 10.1016/j.brainres. 2013.07.041
62. Xu B., Sun A., He Y., et al. Running-induced memory enhancement correlates with the preservation of thin spines in the hippocampal area CA1 of old C57BL/6 mice // Neurobiol. Aging. 2017. Vol. 52. P. 106-116. doi: 10.1016/j .neurobiolaging.2017.01.002
63. Mariotti R., Fattoretti P., Malatesta M., et al. Forced mild physical training improves blood volume in the motor and hippocampal cortex of old mice // J. Nutr. Health Aging. 2014. Vol. 18, No. 2. P. 178-183. doi: 10.1007/s12603-013-0384-1
54. Lustig C, Snyder AZ, Bhakta M, et al. Functional deactivations: change with age and dementia of the Alzheimer type. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2003;100(24):4504-9. doi: 10.1073/pnas.2235925100
55. Uysal N, Kiray M, Sisman AR, et al. Effects of voluntary and involuntary exercise on cognitive functions, and VEGF and BDNF levels in adolescent rat. Biotech Histochem. 2015;90(1):55-68. doi: 10.3109/10520295.2014.946968
56. Merritt JR, Rhodes JS. Mouse genetic differences in voluntary wheel running, adult hippocampal neurogenesis and learning on the multi-strain-adapted plus water maze. Behav Brain Res. 2015; 280:62-71. doi: 10.1016/j.bbr.2014.11.030
57. Chen K, Zheng Y, Wei JA., et al. Exercise training improves motor skill learning via selective activation of mTOR. Sci Adv. 2019;5(7):eaaw1888. doi: 10.1126/sciadv.aaw1888
58. Liu YF, Chen HI, Wu CL, et al. Differential effects of treadmill running and wheel running on spatial or aversive learning and memory: Roles of amygdalar brain-derived neurotrophic factor and synaptotagmin. J Physiol. 2009;587:3221-31. doi: 10.1113/jphysiol.2009.173088
59. Li JY, Kuo TBJ Hung CT, et al. Voluntary exercise enhances hippocampal theta rhythm and cognition in the rat. Behav Brain Res. 2021;399:112916. doi: 10.1016/j.bbr.2020.112916
60. Kuhn HG, Dickinson-Anson H, Gage FH. Neurogenesis in the dentate gyrus of the adult rat: Age-related decrease of neuronal progenitor proliferation. J Neurosci. 1996;16(6):2027-33. doi: 10.1523/JNEUROSCI.16-06-02027.1996
61. Li H, Liang A, Guan F, et al. Regular treadmill running improves spatial learning and memory performance in young mice through increased hippocampal neurogenesis and decreased stress. Brain Res. 2013;1531:1-8. doi: 10.1016/j.brainres. 2013.07.041
62. Xu B, Sun A, He Y, et al. Running-induced memory enhancement correlates with the preservation of thin spines in the hippocampal area CA1 of old C57BL/6 mice. Neurobiol Aging. 2017;52:106-16. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2017.01.002
63. Mariotti R, Fattoretti P, Malatesta M, et al. Forced mild physical training improves blood volume in the motor and hippocampal cortex of old mice. J Nutr Health Aging. 2014;18(2):178-83. doi: 10.1007/s12603-013-0384-1
293
64. Scheer V., Tiller N.B., Doutreleau S., et al. Potential Long-Term Health Problems Associated with Ultra-Endurance Running: A Narrative Review // Sports Med. 2022. Vol. 52, No. 4. P. 725-740. doi: 10.1007/s40279-021-01561-3
65. Sun L.N., Li X.L., Wang F., et al. High-intensity treadmill running impairs cognitive behavior and hippocampal synaptic plasticity of rats via activation of inflammatory response // J. Neurosci. Res. 2017. Vol. 95, No. 8. P. 1611-1620. doi: 10.1002/jnr.23996
66. Arias-Carrion O., Pöppel E. Dopamine, learning, and reward-seeking behavior // Acta Neurobiol. Exp. (Wars). 2007. Vol. 67, No. 4. P. 481-488.
67. Serra L., D'Amelio M., Esposito S., et al. Ventral Tegmental Area Disconnection Contributes Two Years Early to Correctly Classify Patients Converted to Alzheimer's Disease: Implications for Treatment // J. Alzheimers Dis. 2021. Vol. 82, No. 3. P. 985-1000. doi: 10.3233/JAD-210171
68. Nobili A., Latagliata E.C., Viscomi M.T., et al. Dopamine neuronal loss contributes to memory and reward dysfunction in a model of Alzheimer's disease // Nat. Commun. 2017. Vol. 8. P. 14727. doi: 10.1038/ncomms14727
69. Imray C.H., Myers S.D., Pattinson K.T., et al. Effect of exercise on cerebral perfusion in humans at high altitude // J. Appl. Physiol. 2005. Vol. 99, No. 2. P. 699-706. doi: 10.1152/japplphysiol.00973.2004
70. Fayed N., Modrego P.J., Morales H. Evidence of brain damage after high-altitude climbing by means of magnetic resonance imaging // Am. J. Med. 2006. Vol. 119, No. 2. P. 168.e1-6. doi: 10.1016/j.amjmed.2005.07.062
71. Iwamoto E., Hanson B.E., Bock J.M., et al. Intermittent hypoxia enhances shear-mediated dilation of the internal carotid artery in young adults // J. Appl. Physiol. 2020. Vol. 129, No. 3. P. 603-611. doi: 10.1152/japplphysiol.00274.2020
72. Leppämäki S., Partonen T., Lönnqvist J. Bright-light exposure combined with physical exercise elevates mood // J. Affect. Disord. 2002. Vol. 72, No. 2. P. 139-144. doi: 10.1016/S0165-0327(01)00417-7
73. White M.P., Alcock I., Grellier J., et al. Spending at least 120 minutes a week in nature is associated with good health and wellbeing // Sci. Rep. 2019. Vol. 9, No. 1. P. 1-11. doi: 10.1038/s41598-019-44097-3
74. Berman M., Jonides J., Kaplan S. The cognitive benefits of interacting with nature // Psychol. Sci. 2008. Vol. 19, No. 12. P. 1207-1212. doi: 10.1111/j.1467-9280.2008.02225.x
64. Scheer V, Tiller NB, Doutreleau S, et al. Potential Long-Term Health Problems Associated with Ultra-Endurance Running: A Narrative Review. Sports Med. 2022;52(4):725-40. doi: 10.1007/s40279-021-01561-3
65. Sun LN, Li XL Wang F, et al. High-intensity treadmill running impairs cognitive behavior and hippocampal synaptic plasticity of rats via activation of inflammatory response. J Neurosci Res. 2017;95(8):1611-20. doi: 10.1002/jnr.23996
66. Arias-Carrion O, Pöppel E. Dopamine, learning, and reward-seeking behavior. Acta Neurobiol Exp. 2007;67(4):481-8.
67. Serra L, D'Amelio M, Esposito S, et al. Ventral Tegmental Area Disconnection Contributes Two Years Early to Correctly Classify Patients Converted to Alzheimer's Disease: Implications for Treatment. J Alzheimers Dis. 2021;82(3):985-1000. doi: 10.3233/JAD-210171
68. Nobili A, Latagliata EC, Viscomi MT, et al. Dopamine neuronal loss contributes to memory and reward dysfunction in a model of Alzheimer's disease. Nat Commun. 2017;8:14727. doi: 10.1038/ ncomms14727
69. Imray CH, Myers SD, Pattinson KT, et al. Effect of exercise on cerebral perfusion in humans at high altitude. J Appl Physiol. 2005;99(2):699-706. doi: 10.1152/japplphysiol.00973.2004
70. Fayed N, Modrego PJ, Morales H. Evidence of brain damage after high-altitude climbing by means of magnetic resonance imaging. Am J Med. 2006;119(2):168.e1-6. doi: 10.1016/j.amjmed. 2005.07.062
71. Iwamoto E, Hanson BE, Bock JM, et al. Intermittent hypoxia enhances shear-mediated dilation of the internal carotid artery in young adults. J Appl Physiol. 2020;129(3):603-11. doi: 10.1152/japplphysiol.00274.2020
72. Leppämäki S, Partonen T, Lönnqvist J. Bright-light exposure combined with physical exercise elevates mood. J Affect Disord. 2002;72(2):139-44. doi: 10.1016/S0165-0327(01)00417-7
73. White MP, Alcock I, Grellier J, et al. Spending at least 120 minutes a week in nature is associated with good health and wellbeing. Sci Rep. 2019;9(1):1-11. doi: 10.1038/s41598-019-44097-3
74. Berman M, Jonides J, Kaplan S. The cognitive benefits of interacting with nature. Psychol Sci. 2008;19(12):1207-12. doi: 10.1111/j.1467-9280. 2008.02225.x
75. Радченко А.С., Давыдов В.В., Калиниченко А.Н. Многолетняя циклическая аэробная тренировка сохраняет здоровье мозга человека в пожилом возрасте (краткий обзор иностранной литературы) // Российский медико-биологический вестник имени академика И. П. Павлова. 2016. Т. 24, No. 4. C. 152-163. doi: 10.23888/PAVL0VJ20164152-163
76. Middleton L.E., Barnes D.E., Lui L.Y., et al. Physical activity over the life course and its association with cognitive performance and impairment in old age // J. Am. Geriatr. Soc. 2010. Vol. 58, No. 7. P. 1322-1326. doi: 10.1m/j .1532-5415.2010.02903
77. Овчинникова Н.А., Капилевич Л.В. Аэробные нагрузки как фактор развития когнитивных способностей в подростковом возрасте // Теория и практика физической культуры. 2020. № 11. C. 50-51.
78. Belsky D.W., Caspi A., Houts R., et al. Quantification of biological aging in young adults // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2015. Vol. 112. P. E4104-E4110. doi: 10.1073/pnas.1506264112
79. Kim T.W., Park S.S., Park H.S. Effects of Exercise Training during Advanced Maternal Age on the Cognitive Function of Offspring // Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 23, No. 10. P. 5517. doi: 10.3390/ijms23105517
80. Ivy A.S., Yu T., Kramar E., et al. A Unique Mouse Model of Early Life Exercise Enables Hippocampal Memory and Synaptic Plasticity // Sci. Rep. 2020. Vol. 10. P. 9174. doi: 10.1038/s41598-020-66116-4
81. Barha C.K., Falck R.S., Davis J.C., et al. Sex differences in aerobic exercise efficacy to improve cognition: A systematic review and meta-analysis of studies in older rodents // Front. Neuroendocrinol. (Lausanne). 2017. Vol. 46. P. 86-105. doi: 10.1016/j.yfrne.2017.06.001
82. O'Leary J.D., Hoban A.E., Cryan J.F., et al. Differential effects of adolescent and adult-initiated voluntary exercise on context and cued fear conditioning // Neuropharmacology. 2019. Vol. 145. P. 49-58. doi: 10.1016/j.neuro pharm.2018.05.007
75. Radchenko AS, Davydov BB, Kalinichenko AN. Long-term cyclic aerobic training preserves the brain's health in elderly persons (brief review). I. P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2016;24:(4):152-63. (In Russ). doi: 10.23888/PAVLOVJ20164152-163
76. Middleton LE, Barnes DE, Lui LY, et al. Physical activity over the life course and its association with cognitive performance and impairment in old age. J Am Geriatr Soc. 2010; 58(7): 132 2-6. doi: 10.1111/j. 1532-5415. 2010.02903
77. Ovchinnikova NA, Kapilevich LV. Aerobic loads to develop cognitive abilities in adolescence. Theory and Practice of Physical Culture. 2020; (11):50-1. (In Russ).
78. Belsky DW, Caspi A, Houts R, et al. Quantification of biological aging in young adults. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2015;112:E4104-10. doi: 10.1073/ pnas.1506264112
79. Kim TW, Park SS, Park HS. Effects of Exercise Training during Advanced Maternal Age on the Cognitive Function of Offspring. Int J Mol Sci. 2022;23(10):5517. doi: 10.3390/ijms 23105517
80. Ivy AS, Yu T, Kramar E, et al. A Unique Mouse Model of Early Life Exercise Enables Hippocampal Memory and Synaptic Plasticity. Sci Rep. 2020;(10):9174. doi: 10.1038/s41598-020-66116-4
81. Barha CK, Falck RS, Davis JC, et al. Sex differences in aerobic exercise efficacy to improve cognition: A systematic review and meta-analysis of studies in older rodents. Front Neuro-endocrinol. 2017;(46):86-105. doi: 10.1016/j.yfrne. 2017.06.001
82. O'Leary JD, Hoban AE, Cryan JF, et al. Differential effects of adolescent and adult-initiated voluntary exercise on context and cued fear conditioning. Neuropharmacology. 2019; 145:49-58. doi: 10.1016/j.neuropharm.2018. 05.007
295
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ:
Третьякова Вера Дмитриевна — кандидат химических наук, научный сотрудник Научно-образовательного центра нейро-когнитивных исследований. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1632-6817. Email: vera.d.tretyakova@gmail.com
INFORMATION ABOUT AUTHOR:
Vera D. Tretyakova — Cand. Sci. (Chem.), Researcher of the Center for Neurocognitive Research. ORCID: https://orcid.org/ 0000-0003-1632-6817. Email: vera.d.tretyakova@gmail.com
ДАТА ПОСТУПЛЕНИЯ: 05.06.2023. ДАТА ОДОБРЕНИЯ: 24.07.2023. ДАТА ПРИНЯТИЯ: 01.09.2023.
PAPER RECEIVED: 05.06.2023. PAPER REVISED: 24.07.2023. PAPER ACCEPTED: 01.09.2023.
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ:
Третьякова В.Д. Ходьба и бег в контексте их влияния на здоровье мозга и когнитивные функции // Личность в меняющемся мире: здоровье, адаптация, развитие. 2023. Т. 11, № 3 (42). С. 277-296. Доступно по: http://humjournal.rzgmu.ru/art&id=578. Ссылка активна на чч.мм.гггг. doi: 10.23888^иш[202Э11Э277-296
FOR CITATION:
Tretyakova VD. Walking and running in context of their impact on brain health and cognitive function. Personality in a changing world: health, adaptation, development. 2023;ll(3):277-296. Available at: http://humjournal.rzgmu.ru/art&:id=578. Accessed: dd Month yyyy. doi: 10.23888/ humJ2023113277-296
