Все элитные спортсмены усердно тренируются, обладают отличными навыками и сохраняют умственную активность во время соревнований. Но что отличает золотого медалиста от такого же преданного спортсмена, который занимает 10 место? Небольшая структура в глубине мозга может дать победителям дополнительное преимущество.
Недавние исследования показывают, что островковая кора головного мозга может помочь спринтеру продвинуть его тело чуть более эффективно, чем его конкуренты. Эта область может подготовить боксера к тому, чтобы лучше отражать удар, который начинает наносить его противник, а также помогать дайверу, когда она рассчитывает положение своего вращающегося тела, чтобы она едва не попала в воду. Изоляция, как ее обычно называют, может помочь стрелку удерживать острый фокус на яблочке, когда он нажимает на спусковой крючок, и помочь баскетболисту на линии штрафного броска отразить отвлекающие крики и размахивание руками вентиляторов, сидящих за спинкой.
Инсула делает все это, предвидя будущие чувства спортсмена, в соответствии с новой теорией. Исследователи из Центра OptiBrain, консорциума, базирующегося в Университете Калифорнии, Сан-Диего, и Исследовательского центра военно-морского здоровья, предполагают, что у спортсмена есть гипер-настроенная инсула, которая может генерировать поразительно точные предсказания того, как тело будет чувствовать себя в следующем момент. Эта модель будущего состояния организма инструктирует другие области мозга инициировать действия, которые более приспособлены к новым потребностям, чем те, которые есть у иранов и кушаний.
Это повышенное осознание может позволить олимпийцам активнее задействовать свои мышцы, чтобы быстрее плавать, бегать дальше и прыгать выше, чем простые смертные. В экспериментах, опубликованных в 2012 году, сканирование мозга элитных спортсменов, по-видимому, наиболее резко отличалось от обычных субъектов в функционировании их инсулинов. В настоящее время появляются новые свидетельства того, что эту область мозга можно тренировать, используя технику медитации, называемую внимательностью, - хорошие новости для олимпийцев и воинов выходного дня.
Пиковая производительность
Профессиональный спорт, лишенный восхищенных фанатов, комментария к каждой игре и всех атрибутов богатства и славы, сводится к простой концепции: атлеты, которые увлекают нас, являются экспертами в достижении конкретных физических целей. Они выполняют телесные подвиги плавно, не теряя ни капли пота.
Такое представление - феномен мозга. Например, моторная кора и системы памяти кодируют годы практики. Нервные волокна заключены в дополнительные слои защитной оболочки, которая ускоряет связь между нейронами, производя молниеносные рефлексы. Цель психиатра Мартина Паулюса и его коллег из Центра OptiBrain - понять мозг в его спортивной форме. Они предполагают, что островок может служить критическим центром, который объединяет познание высокого уровня с мерой состояния тела, чтобы обеспечить надлежащее функционирование мышц и костей, которые выбрасывают копья и вращающиеся земли спешивается с высокой планки. «Основная идея, к которой мы стремимся, заключается в том, как кто-то реагирует, когда получает сигнал, который предсказывает, что произойдет что-то плохое», - говорит Паулюс. «Люди, которые работают более оптимально, являются теми, кто может использовать этот упреждающий сигнал, чтобы приспособиться и вернуться к равновесию».
Чуть больше кумквата, островок является частью коры головного мозга, толстыми складками серой ткани, которые образуют внешний слой мозга. Густо волнистая структура находится внутри корковой мантии, напоминает крошечный японский веер, аккуратно спрятанный во внутреннюю часть мозга. Это обычно считается местом интероцепции или ощущением внутреннего состояния вашего тела.
Островок генерирует это чувство, поддерживая карту всех ваших удаленных органов и тканей. Некоторые нейроны в островке, например, реагируют на урчание в кишечнике, тогда как другие запускают, чтобы отражать зубную боль. Чтобы управлять потоком сообщений, бомбардирующих его со всего тела, островок тесно сотрудничает с передней поясной извилиной корой, областью, важной для принятия решений, для оценки и определения приоритетов этих стимулов. Это грубое представление телесных сигналов было предположено в течение более чем столетия как источник эмоций.
На первый взгляд, привязка островка как критического к чему-либо может показаться почти бессмысленной. Он был вовлечен в такие разные функции, как принятие решений, ожидание, хронометраж, пение, зависимость, речь и даже сознание. По данным исследования 2011 года, инсула и передняя поясная извилина являются наиболее часто активируемыми областями в экспериментах по визуализации мозга, что еще более затрудняет определение их основных функций.
Тем не менее, дело о том, что островок как центр атлетизма строится медленно уже более десяти лет. В конце 1990-х годов нейроанатом А.Д. Крейг из неврологического института Барроу наметил пути, которые доставляют боль и температурные ощущения в мозг через спинной мозг. Обнаружив, что эти каналы ведут к островку, он установил, что одна из основных функций мозга - помочь организму поддерживать гомеостаз или равновесие. Например, внутренняя температура тела обычно остается в узком диапазоне, и возмущения, регистрируемые островком, побуждают нас восстанавливать его в этой удобной зоне - возможно, выпивая прохладную воду, ища тенистое пятно или прекращая движение. Действительно, когда ученые повредили островок у крыс, их способность регулировать свое тело была нарушена.
Когда мы тренируемся, мы волнуем наше внутреннее состояние. «Все, что мы делаем, требует расчета того, сколько энергии нам это стоит, и именно это, похоже, и делает инсула», - говорит Крейг. Предсказывая, как определенные нагрузки будут влиять на организм, мозг может инициировать действия, чтобы умерить эти возмущения, прежде чем они произойдут.
Убедительное исследование 2004 года показало четкие анатомические различия, которые соответствовали изменению интероцептивной способности. Хьюго Кричли (Hugo Critchley), который сейчас работает в университете Сассекса в Англии, попросил участников оценить частоту биений их сердец без учета собственных импульсов. Люди, которые наиболее точно догадались о частоте сердечных сокращений, имели большую активность в островке и больше серого вещества в этом регионе. Этот последний момент имеет решающее значение, поскольку он предполагает, что физический размер островка напрямую связан с различиями в способностях. Этот нейронный импринтинг подобен тому, что наблюдается у профессиональных скрипачей, чья моторная кора отводит большую площадь изображениям пальцев, чем это видно в мозгу любителя.
Исследователи OptiBrain выдвинули гипотезу о том, что спортсмены должны быть глубоко осведомлены о таких ощущениях, как сердцебиение, и быть способными распознавать важные и отбрасывать красную сельдь. «Подавляющее большинство игроков НБА - замечательные спортсмены. Но некоторые из них выделяются. Дело не в том, что Коби Брайант или Деррик Роуз обладают большей энергией, а в том, как они решают тратить эту энергию в критические моменты, которые решат их успех», - клинический психолог Алан Симмонс из системы здравоохранения ветеранов Сан-Диего говорит.
Думать вперед
Чтобы проверить идею о том, что чрезвычайно приспособленные люди имеют превосходную интероцепцию, и исследовать, как это превосходство выглядит в действии, Полус и Симмонс недавно наняли группу элитных спортсменов, чтобы они лежали в сканере и проводили когнитивные тесты, в то время как аппарат ограничивал их дыхание. Ощущение одышки является неприятным ощущением, которое, как известно, вызывает обострение инсула.
Паулюс и Симмонс протестировали 10 самых опытных гонщиков в мире приключений - мужчин и женщин, которые выполняют сложные задачи в дикой природе, включая скалолазание, плавание, бег и греблю. Они попросили гонщиков и 11 здоровых контрольных субъектов лечь в сканер и дышать через трубку, надевая зажим для носа. Находясь в аппарате магнитно-резонансной томографии (МРТ), испытуемые были проинструктированы просматривать стрелки, указывающие влево или вправо на экране, и нажимать кнопку, чтобы отметить направление. Спорадически исследователи регулировали поток воздуха так, чтобы дыхание становилось значительно более трудным. Изменение цвета экрана предупредило участников, что дыхание должно было стать затрудненным. Однако изменение цвета не всегда точно предсказывало ограничение дыхания.
На всех этапах эксперимента островок был активным, но в разной степени. Здоровые добровольцы одинаково хорошо выполняли тесты стрелок на протяжении всего исследования - без помех, когда цвет экрана менялся и когда он пытался вдохнуть. Но приключенческие гонщики получили больше правильных ответов, когда ожидали или переносили дыхательную нагрузку. Возмущение интероцептивного опыта этих людей фактически улучшило их показатели. Гонщики также показали большую активацию мозга, когда предвидели ограничение дыхания, но не испытывали само ограничение. Казалось, что мозг гонщиков лучше использовал сигналы, чтобы подготовиться, таким образом, приобретая когнитивные преимущества. Когда наступил трудный момент - когда их дыхание стало затрудненным - их инсулины были сравнительно спокойными.
Другое исследование группы Паулюса, также опубликованное в 2012 году, добавляет нюанс к этому выводу. Группа стремилась исследовать когнитивную гибкость элитных спортсменов. Этот навык, считающийся вехой в разведку, позволяет легко переключаться между противоположными требованиями. Однако умственная ловкость может резко упасть в сложной ситуации. Эксперименты с морскими котиками и армейскими рейнджерами показали, что воздействие боевых условий ухудшало их время реакции, бдительность, обучение, память и рассуждения. Для спортсменов олимпийского уровня изящество под огнем также является главной целью.
Чтобы наблюдать когнитивную гибкость в действии, Симмонс попросил 10 морских котиков и 11 здоровых мужчин-граждан выполнить простую задачу в сканере мозга. Морские котики - чрезвычайно спортивные люди, которых обучают справляться с высокими требованиями на их физические, умственные и эмоциональные способности. Упражнение включало наблюдение за зеленой или красной формой, за которой следовала эмоционально загруженная фотография на экране. Участники должны были нажать одну кнопку, когда увидели круг, и другую, когда увидели квадрат. Зеленая форма сигнализировала о том, что последует позитивное изображение (например, играющий ребенок); красная форма указывает на то, что рядом будет отображаться негативная картинка (например, сцена боя). Затем испытуемые оценивали их скорость и точность в определении форм.
По сравнению со здоровыми участниками, элитные воины посылали больше крови через свои инсулины и несколько других регионов, когда цвета фигур различались в последовательных испытаниях. Короче говоря, они больше знали о предстоящем переходе от положительного к отрицательному или наоборот и задействовали мозговые системы, участвующие в модулировании эмоциональных и интероцептивных реакций. Они быстрее готовились к надвигающемуся изменению своих внутренних состояний, выигрывая у своего мозга время, чтобы смягчить их реакцию.
Взятые вместе, исследования показывают, что мужчины и женщины, которые имеют экстремальные физические способности, демонстрируют большую активацию инсула, ожидая изменения их внутренних чувств, эмоциональных или физических.
«Для меня это действительно здорово, если у вас есть область мозга, которая ожидает ответа и подготавливает тело к нему», - говорит физиолог Джон Уильямсон из Юго-западного медицинского центра Техасского университета. «Если спортсмен приближается к холму и может предвидеть доставку крови к мышцам, он или она может лучше выступать на этом холме».
Однако исследования пока были небольшими - нелегко загонять спортсменов высшего уровня в лаборатории по визуализации мозга - поэтому для подтверждения наблюдений все еще необходимы более масштабные эксперименты. Несмотря на это, результаты повторяют более ранние выводы об участии инсула в представлении о будущем, будь то предвидение физической боли, скажем, от удара боксера, или обдумывание покупки предмета с завышенной ценой.
Симмонс доказывает, что островок живет не в настоящем, а в будущем. «Мы отвечаем на информацию, включенную из физиологии, познания, нашего окружения», - говорит Симмонс. «К тому времени, когда мы интегрировали все это, это стало частью прошлого». Способность прогнозировать также может иметь неприятные последствия, вызывая такие расстройства, как нервная анорексия, которая сочетает в себе нарушения осознания тела с заботой о том, как потребление пищи в настоящее время изменит облик тела в будущем. «Это ожидание, которое встает на вашем пути», говорит Симмонс. Действительно, сканирование мозга людей с расстройствами пищевого поведения и посттравматическим стрессовым расстройством показывает, что активность инсула отличается от таковой у здоровых людей, что указывает на нарушения в этой области.
Тренируй свой перехват
Для начинающих спортсменов или людей, которые страдают островной дисфункцией, есть основания надеяться, что интероцепция поддается обучению. Техника медитации, называемая внимательностью, побуждает людей настраиваться на свои нынешние мысли, эмоции и телесные ощущения. Основанная на буддийских учениях, эта тренировка направлена на повышение осведомленности о чувствах, а также на смягчение нашей реакции на них. Исследователи OptiBrain собрали предварительные данные, которые еще не были опубликованы, что позволяет предположить, что у здоровых людей и военнослужащих, прошедших тренировку осознанности, улучшились когнитивные способности во время стрессовой ситуации, измеряемой с помощью задачи ограничения дыхания, и они реагировали на вызовы с меньшими эмоциями, с островная активация меняется, чтобы соответствовать.
Небольшие исследования на спортсменов тоже показывают выгоду. Это осознание ощущения момента было показано, например, для улучшения успеха баскетболистов на линии штрафного броска. Спортивный психолог Клаудио Робацца из Университета Кьети в Италии воочию увидел, как осознанность и подобные техники могут выделить успешных спортсменов. Он шесть лет проработал в итальянской олимпийской сборной по стрельбе - это умственно сложный вид спорта, в котором участвуют люди, которые все еще могут прицелиться в свои цели, когда давление самое высокое. «Эмоциональные состояния могут отражать физические изменения, учащение сердечного ритма, мышечное напряжение и дыхание - все это вызывает изменения в производительности и конечном результате», - говорит Робазза. «Конечно, спортсмены должны знать свои ответы».
С десятками тысяч людей, пристально смотрящих на места стадиона, и миллионами других, настроенными на телевизионные передачи, олимпийский атлет подвергается высокому риску удушья. Напряжение момента может вызвать много физических изменений, которые мешают выполнению даже самых глубоко укоренившихся маневров. Повышенное осознание состояния тела, которому способствует инсула, может предупредить чемпиона о напряженных мышцах или неглубоком дыхании, прежде чем эти реакции могут подорвать работоспособность. Островок, где тело встречается с мозгом, служит трамплином, с которого может взлететь спортивный блеск.
Эта функция любезно предоставлена компанией Scientific American, нашим партнером по контенту, которая предоставляет вам все, что вы хотите знать о летних Олимпийских играх, и является частью отчета «Победа в Олимпийских играх».
