Тренируются не только мышцы, но и биологическая система управления ими. Перевод статьи с авторитетного сайта scienceforsport.com о том, что такое нейропластичность и как улучшаются результаты по мере укрепления нейронных связей. 

Что такое нейропластичность?

Мозг управляет движениями, посылая электрические сигналы в мышцы. Скорость, точность и эффективность сигналов зависят от нескольких факторов, включая регулярные тренировки. Когда мы повторяем требуемое движение, мозг улучшает мотонейронные связи, а когда практики нет – эти связи слабеют [9]. Проще говоря, чем чаще тренировки, тем лучше мастерство, чем реже – тем хуже.

На каждой тренировке обновляется нейронный проводящий путь, даже если упражнение выполняется неверно. С каждым повтором нейронная связь крепнет, и со временем (при достаточной частоте) приводит к значительным изменениям в качестве движения [7]. Это явление и называется нейропластичностью, способностью нашего мозга адаптироваться.

В этой статье мы рассмотрим значение нейропластичности в спорте и практическое применение для разных возрастных групп.

Начнем с роли серого вещества в изучении и развитии двигательных навыков.

На этом графике показано постепенное снижение когнитивных способностей с возрастом. Ухудшения в логических рассуждениях, скорости обработки информации, кратковременной памяти и пространственной ориентации наблюдается уже между 20 и 30 годами [2].

Роль серого вещества

За моторный контроль и сенсорное восприятие нашего тела отвечает серое вещество (СВ) головного и спинного мозга. Двигательные нейроны СВ посылают электрические сигналы в клетки мышц, благодаря чему и происходит движение. Самые сильные и точные сигналы исходят из областей мозга, где высока плотность СВ [5].

Исследования показывают, что плотность СВ возрастает в период детства и снижается после полового созревания [3, 4]. Считается, что итоговая плотность СВ предопределена, и с возрастом число синаптических связей уменьшается [4].

Однако же, это вовсе не означает, что мы не можем овладевать новыми двигательными навыками в дальнейшем. Просто максимальное «окно возможностей» открыто до полового созревания, а потом потенциал обучения ограничивается из-за сокращения двигательных синапсов.

«Быстрое» и «медленное» обучение

Изменения в освоении двигательных навыков разбивают обычно на две группы: «быстрые» (краткосрочные) и «медленные» (долгосрочные). Во время быстрого обучения двигательная область коры головного мозга рекрутирует намного большее количество нейронов для новых задач [6].

Этот всплеск активности мозга приводит к значительным улучшениям даже во время первой тренировки. Затем, после первого улучшения, мы переходим в медленную фазу обучения, во время которой повторные занятия поддерживают или развивают новоприобретенный навык. Улучшения в этой фазе происходят с меньшей скоростью [7].

Пластичность мозга позволяет или медленно развивать новый навык (при повторных занятиях), или при отсутствии — постепенно утрачивать. Однако же, полученное ранее умение проще восстановить при возобновлении тренировок [8]. Например, баскетболисты, возвращаясь в игру, лучше бросают мяч даже после нескольких лет простоя.

Важно знать, что скорость обучения и отработки навыка зависят от его сложности и варьируются индивидуально. Кривая обучения выглядит схожей, но занимает разные периоды времени:

Пример кривых «быстрого» и «медленного» обучения двух разных по сложности навыков [7]. Слева – приседание (улучшение техники в минутах), справа – упражнение «толчок» (улучшение техники в неделях). Технику обычного приседания некоторые спортсмены могут освоить за одну тренировку, толчок же требует нескольких недель практики из-за большей сложности упражнения.

Значение нейропластичности в спорте

Чтобы качественно выполнять движения в различных видах спорта, мозг должен управлять работой требуемых мышечных групп. Кидает ли спортсмен баскетбольный мяч, пинает ли футбольный или бежит спринт – для выполнения этого необходима сложная внутри- и междумускульная координация, управляемая в двигательной коре головного мозга. И любой двигательный навык улучшается регулярной практикой.

Во многих видах спорта соревновательные движения должны быть изучены и отработаны до автоматизма. Обычно это называют «мышечной памятью», и, хотя этот термин неверен, суть понятна: спортсмен не задумывается, как выполнять упражнение, потому что в его мозге уже выстроена и укреплена определенная нейронная связь. Хотя когда-то то же самое движение казалось сложным и тяжелым, долгая практика позволяет выполнять его чисто и без видимых усилий.

Следует помнить, что из-за нейропластичности мозг обновляет мотонейронный путь при каждом выполнении упражнения – даже если оно выполняется неправильно. Именно поэтому тренерам крайне важно ставить спортсменам идеальную технику. Если атлет выработает неверный двигательный паттерн, ему потребуется дополнительно тренироваться для исправления/улучшения техники.

Нейропластичность и возраст

Пластичность нашего мозга выходит на пик в подростковый период, так что это лучшее время для изучения правильной техники упражнений/движений [9]. Развитие требуемых двигательных навыков в детском возрасте позволяет достичь высот, которые недоступны взрослым [10]. Тренировки юных атлетов должны специализироваться на улучшении спортивного мастерства [11], так как их когнитивные и двигательные способности наиболее «пластичны» [12].

В детском и юношеском возрасте полезнее всего комплексные нейромышечные тренировки (по английски — integrative neuromuscular training) – это программа упражнений, включающая разнообразные движения, которые способствуют когнитивному и физическому развитию [9, 13]. Это важно не только для спорта, но и для умственного и социального совершенствования [10]. Если спортсмен приступает к изучению двигательных навыков после созревания, то тоже может улучшать их, но потенциал развития будет ниже [14, 15].

Благодаря нейропластичности человек способен изучать и отрабатывать новые движения в течение всей жизни, но наибольший эффект можно получить от занятий в детском возрасте  [16].

Кстати, исследования также показывают, что есть межполовая разница в созревающем мозге, влияющая на нейропластичность [19]. У женщин — больше содержание серого вещества (по отношению к белому) [20], и они выходят на пик развития раньше мужчин [19].

Правило 10 000 часов

Открытие нейропластичности, на первый взгляд, поддерживает идею Малкольма Гладуэлла о «10000 часах» практики для развития феноменальных способностей в определенной области [24]. Однако, эта концепция, вырванная из контекста спортивной подготовки, может привести к перетренированности и выгоранию. Для развития моторного навыка важен и «оффлайновый» период — улучшения происходят во время отдыха после тренировки [7]. Полагается полезным заканчивать каждое занятие отработкой нужного двигательного паттерна для его закрепления [22]. Также на «оффлайновые» улучшения влияет сон [23], что еще раз указывает на важность сна/восстановления для прогресса в спорте.

Нейропластичность – новая концепция, которая пока изучена не очень хорошо, но понимание ее основных моментов может способствовать разработке более эффективных программ и более тщательному контролю техники выполнения упражнений и соревновательных движений. Тренерам, работающим с юными атлетами, следует особо сфокусироваться на изучении и развитии двигательных навыков, так как это повлияет на спортивные достижения в течение всей последующей карьеры.

Источник: scienceforsport.com

Перевод: Алексей Republicommando
Упомянутые научные ссылки:

  1. Sagi Y, Tavor I, Hofstetter S, Tzur-Moryosef S, Blumenfeld-Katzir T, Assaf Y. (2012). Learning in the Fast Lane: New Insights into Neuroplasticity. Neuron 73, 1195-1203. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22445346.
  2. Hedden T, Gabrieli JD. (2004). Insights into the ageing mind: a view from cognitive neuroscience. Nat Rev Neurosci 5(2) 87-96. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14735112
  3. Giedd JN, Blumenthal J, Jeffries NO, Castellanos FX, Liu H, Zijdenbos A, Paus T, Evans AC, Rapoport JL. (1999). Brain development during childhood and adolescence: a longitudinal MRI study. Nat Neurosci 2, 861-863. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10491603
  4. Sowell, ER, Thompson PM, Tessner KD, Toga AW. (2001). Mapping continued brain growth and gray matter density reduction in dorsal frontal cortex: Inverse relationships during post adolescent brain maturation. J Neurosci 15; 21(22), 8819-8829. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11698594
  5. Gogtay N, Giedd JN, Lusk L, Hayashi KM, Greenstein D, Vaituzis AC, Nugent III TF, Herman DH, Clasen LS, Toga AW, Rapoport JL, Thompson PM. (2004). Dynamic mapping of human cortical development during childhood through early adulthood. Natl. Acad. Sci 101, 8174-8179. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15148381
  6. Costa RM, Cohen D, Nicolelis MAL. (2004). Differential corticostriatal plasticity during fast and slow motor skill learning in mice. Curr Biol. 14, 1124-1134. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15242609
  7. Dayan E, Cohen LG. (2011). Neuroplasticity subserving motor skill learning. Neuron 3; 72(3), 443-454. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22078504
  8. Landi SM, Baguear F, Della-Maggiore V. (2011). One week of motor adaptation induces structural changes in primary motor cortex that predict long-term memory one year later. Neurosci. 31, 11808-11813. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21849541
  9. Myer GD, Faigenbaum AD, Edwards NM, Clark JF, Best TM, Sallis RE. (2015). Sixty minutes of what? A developing brain perspective for activating children with an integrative exercise approach. Bri J Sports Med 49(23), 1510-1516. http://bjsm.bmj.com/content/early/2015/01/23/bjsports-2014-093661
  10. Myer GD, Faigenbaum AD, Ford KR. (2011). When to initiate integrative neuromuscular training to reduce sports-related injuries and enhance health in youth? Curr Sports Med Rep 10, 157-166. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21623307
  11. Myer GD, Ford KR, Palumbo JP. Neuromuscular training improves performance and lower-extremity biomechanics in female athletes. J Strength Cond Res 19, 51-60. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15705045
  12. Faigenbaum AD, Farrell A, Fabiano M. (2011). Effects of integrative neuromuscular training on fitness performance in children. Pediatr Exerc Sci 23, 573-584. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22109781
  13. Lloyd RS, Oliver JL. (2012). The Youth Physical Development model: a new approach to long-term athletic development. Strength Cond J 34, 37-43. http://journals.lww.com/nsca-scj/Abstract/2012/06000/The_Youth_Physical_Development_Model___A_New.8.aspx
  14. Rosengren KS, Geert JP, Savelsbergh JvdK. (2003). Development and learning: a TASC-based perspective of the acquisition of perceptual-motor behaviors. Infant Behav Dev 26, 473-494. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0163638303000559
  15. Rogasch NC, Dartnall TJ, Cirillo J. (2009). Corticomotor plasticity and learning of a ballistic thumb training task are diminished in older adults. J Appl Physiol 107, 1874-1883. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19833810
  16. Waimey KE, Cheng HJ. (2006). Axon pruning and synaptic development: how are they per-plexin? Neuroscientist 12, 398-409. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16957002
  17. Lee, DR, Kim YH, Kim DA, Lee JA, Hwang PW, Lee MJ, You SH. (2014). Innovative strength training-induced neuroplasticity and increased muscle size and strength in children with spastic cerebral palsy: An experimenter-blind case study- three-month follow-up. NeuroRehabilitation 35, 131-136. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24419014
  18. Miyachi S, Hikosaka O, Lu X. (2002). Differential activation of monkey striatal neurons in the early and late stages of procedural learning. Brain Res.146, 122-126. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12192586
  19. Lenroot RK, Giedd JN. (2010). Sex differences in the adolescent brain. Brain and Cognition 72, 46-55. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19913969
  20. Allen JS, Damasio H, Grabowski TJ, Bruss J, Zhang W. (2003). Sexual dimorphism and asymmetries in the gray-white composition of the human cerebrum. Neuroimage 18(4), 880-894. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12725764
  21. Neufang S, Specht K, Hausmann M, Gunturkun O, Herpertz-Dahlmann B, Fink GR. (2009). Sex differences and the impact of steroid hormones on the developing human brain. Cerebral Cortex 19(2), 464-473. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18550597
  22. Robertson EM, Pascual-Leone A, Miall RC. (2004a). Current concepts in procedural consolidation. Rev. Neurosci. 5, 576-582. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15208699
  23. Diekelmann S, and Born J. (2010). The memory function of sleep. Rev. Neurosci.11, 114-126. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20046194
  24. Gladwell, Malcolm. (2008). Outliers. New York City, New York. Little, Brown and Company.

 

Читайте также на Зожнике:

Фитнес для мозга: тренировки с нейропротекторным эффектом

3 нейротипа: лучшая программа тренировок зависит от типа личности

Как избавиться: зависимость от компьютерных игр

Мнение: цельнозерновой хлеб не полезнее белого

Павел Цацулин о базовых принципах развития силы