BDNF: Молекулата, която буквално изгражда нови невронни връзки — и как да я активираш

През по-голямата част от 20. век учените смятаха, че мозъкът на възрастен човек е неподвижен. Вярваха, че се раждаш с определен брой мозъчни клетки (неврони). Ако ги изгубиш, няма как да се появят нови.

Сега знаем, че това е напълно грешно.

Мозъкът може да се променя (пластичен е) – той реорганизира връзките между невроните си (синаптични връзки), прави някои по-силни, други по-слаби. Дори може да създава нови неврони в определени зони, когато човек е вече възрастен. Тази способност не спира на 25 години. Тя просто намалява с възрастта, но остава активна, ако условията са подходящи.

В основата на тази способност за промяна е една молекула, наречена BDNFBDNFТова е като тор за мозъка. Колкото повече BDNF имаш, толкова по-добра е паметта ти и по-устойчив си на стрес.Виж в Decode →.

Какво е BDNF и защо е толкова важен

Brain-Derived Neurotrophic Factor (мозъчно-производният невротрофичен фактор) е вид протеин от групата на невротрофините. Тези молекули помагат на невроните да оцеляват, да растат и да правят по-здрави връзки помежду си (синаптично укрепване). BDNF се произвежда главно в хипокампуса, кората на мозъка и малкия мозък. Но рецептори за него (TrkB – тирозин рецептор киназа B) има навсякъде в нервната система.

Ако си представим промяната в нервната система като строителство, то BDNF е едновременно архитектът, строителят и строителният материал.

Когато BDNF се свърже с TrkB рецепторите, той стартира поне две важни процеса вътре в клетките:

Пътят PI3K/Akt: Той спира механизмите за програмирана смърт на невроните (апоптотични механизми). На практика ги предпазва от умиране при стрес, нараняване или когато не работят достатъчно.

Пътят MAPK/ERK → CREB: CREB (cAMP response element-binding protein) е протеин, който контролира гените, отговорни за укрепването на връзките между невроните и производството на нови протеини за синапсите. Това е биологичната основа на дългосрочната потенциация (LTP), която е молекулният механизъм на паметта.

Хипокампусът и паметта

Хипокампусът е важен за биологията на BDNF по две причини.

Първо: той е ключов за създаването на нови спомени (факти, събития) и за ориентацията в пространството.

Второ: той е един от малкото райони на човешкия мозък, където продължава да се произвеждат нови неврони от стволови клетки в зряла възраст. BDNF е основният регулатор на това производство на неврони в хипокампуса.

Постоянният стрес е доказан потисник: когато нивата на кортизолКортизолТова е хормонът, който тялото отделя при опасност. Полезен е за няколко минути, но е вреден, ако остане висок месеци наред.Виж в Decode → са високи дълго време, това намалява BDNF в хипокампуса, спира създаването на нови неврони, и в тежки случаи – данните показват, че обемът на хипокампуса намалява. Изследвания при хора с клинична депресия показват значително по-малък обем на хипокампуса в сравнение със здрави хора, като това е свързано с продължителността и тежестта на депресивните епизоди.

Обратното също е вярно: аеробната физическа активност е добре известен стимул за производството на нови неврони в хипокампуса и за BDNF. Данни от проучвания при хора показват увеличен обем на хипокампуса при участници в аеробни тренировъчни програми в сравнение с контролни групи – като същевременно се подобряват резултатите им на тестове за пространствена памет.

Физическата активност: най-силният стимул за BDNF при хората.

От всички известни начини за повишаване на BDNF при хората, аеробната физическа активност има най-добре доказан ефект в контролирани проучвания.

Механизмът е многопластов:

Мускулен сигнал: При свиване на мускулите, мускулните клетки отделят FNDC5, който се разделя на иризин. Иризинът преминава през кръвно-мозъчната бариера и стимулира PGC-1αМитохондриална биогенезаТака тялото изгражда нови енергийни фабрики, когато претоварваш старите.Виж в Decode → в хипокампуса, което води до производство на BDNF. Данните за тази връзка при хората са обещаващи, но механизмът все още не е напълно потвърден.

Лактат като BDNF посредник: Откритие, което е относително ново: лактатът, който се произвежда при преминаване от аеробно към анаеробно натоварване при умерено усилие, преминава през кръвно-мозъчната бариера и директно стимулира производството на BDNF в хипокампуса при животни. Данните при хората са предварителни, но изглеждат правдоподобни от биологична гледна точка.

VEGF (съдов ендотелен растежен фактор): Аеробната тренировка стимулира мозъчния VEGF, което подобрява образуването на нови кръвоносни съдове и помага на неврогенезата (образуването на нови неврони) заедно с BDNF.

Изследване на Университета на Илинойс (Hillman et al., 2008) показва, че децата подобряват резултатите си на тестове за мисловни дейности, свързани с изпълнително функциониране (способност за планиране и изпълнение на задачи), само след 20 минути умерено бягане. При възрастни хора, обстойни прегледи на случайни проучвания постоянно показват умерено подобрение на когнитивните тестове (тестове за умствени способности) след аеробни тренировки – особено при изпълнителното функциониране и паметта.

Сънят и BDNF (молекула, която подпомага растежа на нервите): как сънят помага за запазване на спомени

Сънят не е просто пасивна почивка. По-голямата част от запазването на спомените – тоест превръщането на краткосрочни спомени в дългосрочни – става по време на дълбок сънБавновълнов сънТази фаза е, когато тялото се възстановява и мозъкът се чисти.Виж в Decode → (сън с бавни вълни) и REM сънREM сънФазата, в която сънуваш. През нея мозъкът подрежда чувствата от деня.Виж в Decode → (фаза на съня с бързи движения на очите).

BDNF (молекула, която подпомага растежа на нервите) сигнализацията играе активна роля в укрепването на връзките между нервните клетки (синаптичното укрепване) по време на сън. Когато човек не спи достатъчно, нивото на BDNF в хипокампуса (област в мозъка, важна за паметта) намалява, което пречи на запазването на спомените.

От това следва едно добре известно практическо правило: ученето, последвано от достатъчен сън, е много по-ефективно от ученето без последващ сън. Резултатите от проучвания сред студенти, които учат за изпит, потвърждават това. Сънят след учене е активен биологичен процес, а не просто почивка.

Учене, нови неща и умствени предизвикателства

Когато учим ново умение – като да свирим на музикален инструмент, да учим нов език, нова спортна техника или математически идеи – мозъкът създава нови връзки между нервните клетки (синаптични конекции) и заздравява съществуващите чрез LTP (дълготрайно потенциалиране – механизъм за заздравяване на връзките между невроните). BDNF (молекула, която подпомага растежа на нервите) е ключов "посредник" в тези процеси.

Самото "новост" активира производството на BDNF (молекула, която подпомага растежа на нервите) – повтарянето на нещо вече научено не дава същия сигнал. Това обяснява защо "мозъчните игри", които повтарят една и съща задача до съвършенство, имат ограничен ефект – научаването на нещо наистина ново е по-силен стимул.

Умственото предизвикателство – като четене на трудни текстове, решаване на нови видове задачи или учене на непознати концепции – е вид "умствена тренировка", която има биохимична основа в биологията на BDNF (молекула, която подпомага растежа на нервите).

Диетичен принос

Полифеноли: Флавоноидите от боровинки, ресвератролът от грозде и куркуминът от куркума показват, че могат да увеличат нивата на BDNF (молекула, която подпомага растежа на нервите) в предварителни изследвания (направени не върху хора). При хора данните са по-малко. Случайни проучвания с екстракти от боровинки показват смесени резултати по отношение на когнитивните тестове (тестове за умствени способности) при по-възрастни хора.

DHAОмега-3Мазнините, които тялото не харесва да има възпаления.Виж в Decode → (омега-3 мастни киселини): Това е ключова съставка на нервните клетки (невроните). Проучванията показват, че достатъчното количество DHA помага за нормалната работа на BDNF сигналите. При животните липсата на DHA е свързана с по-малко BDNF. Данните при хора все още са малко.

Студена вода: Тя рязко увеличава норепинефрина при хората. Норепинефринът (един от хормоните на стреса) естествено стимулира производството на BDNF. Все още се събират данни за това как студената вода влияе пряко върху BDNF в кръвта при хора.

Хроничният стрес: той е пряк "спирач" за BDNF.

Когато нивата на глюкокортикоидите (кортизолът при хората) са постоянно високи, те директно спират производството на BDNF в хипокампуса (част от мозъка). Това става, като блокират "включването" на гена за BDNF и намаляват активността на CREB (протеин, важен за паметта).

Затова физическата активност се препоръчва при лека до умерена депресия. Проучванията показват, че нейното действие е сравнимо с някои антидепресанти при такава депресия. Част от причината за това е BDNF и образуването на нови нервни клетки в хипокампуса.

Важно е да запомните: при клинична депресия, физическата активност е допълнение към лечението от специалист, а не го замества. Препоръчително е да се консултирате с психиатър.

Практически протокол

• Тренировка преди умствена работа: 20-30 минути умерени аеробни упражнения (като бързо ходене) могат да подобрят умствената ви работа веднага след това, както показват контролирани изследвания.

• Учете на кратки серии (от 25 до 50 минути) и бъдете напълно концентрирани. Разсейването (телефон, известия) пречи на процесите в мозъка, които са важни за трайното запомняне (LTP).

• Спете след като научите нещо ново. Без достатъчно сън, новото знание не се "закрепва" напълно. Сънят е нужен след учене, не просто лукс.

• Научете нещо съвсем ново – например нов музикален инструмент, нов език или нов вид спорт. Новият опит стимулира BDNF по-силно, отколкото повтарянето на вече научени неща.

• Справяй се с дългосрочния стрес — високият кортизол (хормон на стреса) директно спира производството на BDNF в хипокампуса.

Мозъкът може да се променя на всяка възраст. BDNF създава биохимичните условия за тази промяна и зависи много от начина ни на живот.