Чтобы ни один мускул не дрогнул… | La fatigue musculaire a ses origines dans le cerveau

Процесс, известный любому спортсмену из опыта, оказался под микроскопом ученых Цюрихского университета. Они детально исследовали, каким образом мозг контролирует работу мускулов при длительной нагрузке и не дает организму превысить его физические возможности. Усталость, которую мы ощущаем во время занятий спортом или при долгом напряжении мышц, провоцирует изменения в таламусе и коре головного мозга. Цюрихские специалисты проследили, каким образом эти зоны приостанавливают активность мускулов, предотвращая истощение сил.

То, насколько сильно и долго мы можем напрягать мускулы, зависит от мотивации, силы воли, уровня тренировок и степени усталости, которую испытывает организм. Именно последний фактор  заставляет нас сдаться и прекратить физическое усилие в определенный момент – то есть служит своего рода сигналом тревоги, вовремя предупреждающим организм о возможной перегрузке. Механизм усталости, ощущаемой в мышцах, уже давно интересует ученых, но долгое время исследования были сосредоточены на изменениях, претерпеваемых самими мускулами при длительном напряжении.

Исследование, проведенное под руководством профессора отделения нейропсихологии Цюрихского университета Кая Лутца совместно с его коллегами из Института движения и спорта при EPFZ, позволило изучить на уровне нейронных структур, как организм сокращает активность мускулов на протяжении утомительной нагрузки. Результаты были опубликованы на прошлой неделе в "European Journal of Neuroscience".

На первых этапах исследования ученые показали, что в результате утомительной физической нагрузки нервные импульсы от мускулов – так же, как сигналы о болевых ощущениях, - передаются в области мозга, ответственные за моторику, и затормаживают их активность. Опыты с добровольцами продемонстрировали, что при достижении определенного уровня усталости наши мускулы «отказывают» и не могут напрягаться с той же силой, как в начале. Однако, когда физическое упражнение проводится при анестезии спинного мозга – то есть связь мускулов с областью, отвечающей за моторику, прерывается, - участники эксперимента ощущают усталость в гораздо меньшей степени.

Затем с помощью магнитно-резонансной томографии ученые локализовали и исследовали те регионы головного мозга, которые активизируются непосредственно перед расслаблением уставших мускулов, то есть, задействованы в прекращении утомительной физической работы. Этими областями оказались кора головного мозга и таламус. Интересно, что эти же зоны задействованы при анализе информации, сообщающей организму об опасности, как болевые ощущения или голод.

С помощью ряда экспериментов исследователям удалось выяснить, что сдерживающее, затормаживающее влияние на работающие мускулы оказывает именно кора головного мозга: коммуникация между этой областью и зоной, отвечающей за моторику, возрастает с усиливающейся усталостью. Данный факт может служить доказательством того, что системы нейронов не просто информируют мозг об истощении сил мускула, но и непосредственно регулируют его двигательную активность.

По словам Кая Лутца, полученные результаты расширяют поле исследований: «Эти открытия представляются важным шагом вперед в объяснении той роли, какую играет головной мозг в регулировке усталости мышц. На основании проделанной работы можно не только выработать стратегии для оптимизации производительности мускулов, но также исследовать причины ограниченной мышечной активности при некоторых заболеваниях».

Продолжительное ослабление физической активности – часто наблюдаемое в клинической практике явление, в частности, вызванное побочными действиями некоторых медикаментов. Кроме того, цюрихское исследование может прояснить и механизмы, провоцирующие синдром хронической усталости без видимых на то причин.