Во время силовых тренировок организм атлета черпает энергию преимущественно из углеводов, хранящихся в виде гликогена. При исчерпании его запасов организм переходит на более стабильный и насыщенный источник — жиры. Жиры присутствуют и в мозге, например, в составе миелина, покрывающего нервные волокна. Исследования на мышах показали, что жирные кислоты из миелина могут выступать резервным источником энергии в экстремальных ситуациях. В новом исследовании ученые из Испании проверили эту гипотезу на людях.
Группа исследователей под руководством Карлоса Матуте из Университета Страны Басков и Исследовательского института биофизики здоровья (Испания) предположила, что во время интенсивных физических нагрузок миелин снабжает энергией мозг, как телесный жир — мышцы. Для проверки гипотезы ученые проанализировали данные многокомпонентной релаксометрии МРТ у спортсменов-бегунов. марафон в городе и горах. С помощью алгоритма DECAES В исследовании изучалось содержание молекул воды в слоях миелина для его картирования.
Этот подход помог разделить воду, заключённую в миелиновых оболочках, на внутреннюю и внешнюю клетчаточную воду. Результаты этих исследований опубликованы в журнале Nature Metabolism.
Десять бегунов приняли участие в эксперименте. Перед марафоном, спустя 48 часов после проведения МРТ, у каждого наблюдалась схожая картина распределения водной фракции миелина, с учётом индивидуальных различий.
Учёные измерили время релаксации T2 обеих фракций – люминальной воды (вода, входящая в состав других частей мозга) и остальных. Также были получены T1-взвешенные снимки МРТ, где акцент сделан на жир вместо воды. Сканирования повторялись трижды после соревнований: через 24-48 часов, через две недели и два месяца.
Ученые для повышения точности разделили белое вещество мозга на 50, а серое — на 56 отделов. В каждом участке определили среднее значение водной фракции миелина. В 12 отделах белого вещества, ранее имевших высокое содержание молекул воды, после пробегов обнаружили их значительное уменьшение. В нескольких участках серого вещества прослеживалась подобная тенденция, хотя результаты менее точны.
Исследователи считали, что объем воды в мозге отражает количество миелина. После марафонов его уровень заметно снизился в обеих половинах мозга: в некоторых областях на 26-28 процентов. Наиболее пострадали участки, отвечающие за двигательную координацию и интеграцию органов чувств, эмоций.
Через две недели после проведения соревнований уровень миелина значительно увеличился, а через два месяца восстановился полностью.
Исследователи подчеркнули, что это предварительное наблюдательное исследование с ограниченным числом участников и разрешением МРТ. В связи с этим однозначных выводов сделать сложно. Все же удалось обнаружить новую форму пластичности мозга, обеспечиваемой липидами миелина.