ייתכן שאירועי מפתח באבולוציה שהובילה להתפתחות האדם קישרו בין הגוף והנפש בדרכים שאנו יכולים לנצל כדי להאט את הזדקנות המוח

בקיצור

  • אין כיום מחלוקת על כך שאימון גופני משפיע לטובה על המוח האנושי, בעיקר כשאנו מזדקנים.
  • פחות ברור מדוע פעילות גופנית משפיעה על המוח מלכתחילה.
  • ייתכן שאירועי מפתח בהיסטוריה האבולוציונית של בני האדם עיצבו את הקשר שבין תרגול גופני ופעילות מוחית.
  • אימון גופני משולב באתגר חשיבתי עשוי להועיל למוח יותר מפעילות גופנית פחות תובענית מבחינה שכלית.

בשנות ה-90 דיווחו מדענים על סדרה של תגליות שהפכה על פיה אחת מהאמונות הרווחות במדעי המוח. במשך עשרות שנים הניחו שהמוח הבוגר איננו מסוגל לגדל תאי עצב חדשים. ברגע שהפרט מגיע לבגרות, סברו, מוחו מתחיל לאבד תאי עצב ומפסיק ליצור חדשים.

אולם עם הזמן החלו להצטבר ראיות לכך שהמוח הבוגר יכול למעשה לייצר תאי עצב חדשים. בניסוי מרשים במיוחד שנעשה על עכברים, גילו מדענים שריצה פשוטה על גלגל ריצה הובילה להיווצרות של תאי עצב חדשים בהיפוקמפוס, מבנה במוח שקשור לזיכרון. מחקרים נוספים ביססו בהמשך את הטענה שאימון גופני משפיע לטובה גם על המוח האנושי, בעיקר כשאנחנו מזדקנים, ושהוא עשוי אף לסייע להפחתת הסיכון ללקות במחלת אלצהיימר ובמחלות ניוון עצבי אחרות. אבל המחקר העלה שאלת מפתח: מדוע אימון גופני משפיע על המוח מלכתחילה?

פעילות גופנית משפרת את תפקודן של מערכות איברים רבות בגוף, אך ההשפעה קשורה בדרך כלל לשיפור בביצועים האתלטיים. לדוגמה, כשאתם הולכים או רצים, השרירים שלכם דורשים יותר חמצן, ובמשך הזמן מערכת הלב וכלי הדם מגיבה לכך בהגדלת הלב ובבניית כלי דם חדשים. השינויים במערכת הדם הם בעיקר תגובה לאתגר הפיזי הכרוך באימון, והם יכולים להגדיל את הסיבולת. אבל מהו האתדר שמפיק את התגובה הזאת מהמוח?

על מנת לענות על השאלה עלינו לחשוב מחדש על תפיסתנו את האימון הגופני. אנשים נוטים לראות בהליכה או בריצה פעילויות שהגוף מסוגל לבצע בצורה אוטומטית. אבל מחקרים שלנו ושל אחרים מהעשור האחרון מראים שהאמונה העממית הזאת שגויה. אדרבה, נראה שאימון גופני הוא פעילות שכלית לא פחות משהיא פיזית.

למעשה, את מקורו של הקשר בין פעילות גופנית ובריאות מוחית ייתכן שעלינו לחפש מיליוני שנים אחורה, במקורם של המאפיינים היסודיים ביותר של המין האנושי. אם נוכל להבין טוב יותר מדוע וכיצד האימון הגופני משתלב בפעילות המוח, אולי נוכל לנצל את המסלולים הפיזיולוגיים הרלוונטיים לתכנון של שגרות אימונים חדשות, שישפרו את כישורי החשיבה של אנשים בזקנתם – מהלך שאנו נמצאים בעיצומו.

להגמיש את המוח

כדי לחקור מדוע אימון גופני מועיל למוח, עלינו להבין קודם אילו היבטים של מבנה המוח ותפקודו מושפעים ממנו במיוחד. כשחוקרים ממכון סאלק לביולוגיה בלה-חולה שבקליפורניה, בהובלת פרד גייג' והנרייט ון-פראג, הראו בשנות ה-90 שריצה מעוררת יצירת תאי עצב חדשים בהיפוקמפוס של עכברים, הם שמו לב שנראה שהתהליך קשור בייצורו של חלבון שנקרא BDNF (ראשי תיבות של Brain-Derived Neurotrophic factor). החלבון מיוצר ברחבי הגוף ובמוח, ומעודד את גדילתם של תאי עצב צעירים ואת הישרדותם של התאים הקיימים.

אימון אירוביאימון אירובי. תורם, אבל לא מספיק | צילום: שאטרסטוק

הקבוצה מסאלק וחוקרים אחרים אף המחישו שנוירוגנזה (יצירת תאי עצב חדשים) בתגובה לאימון גופני קשורה גם לשיפור שחל ביכולתם של מכרסמים לבצע מטלות הקשורות בזיכרון. הממצאים הללו היו מרשימים, שכן ידוע שהיחלשות של ההיפוקמפוס קשורה לקשיים בזיכרון במהלך ההזדקנות של אנשים בריאים, ונפוצה הרבה יותר אצל אנשים שסובלים מתסמונות ניוון עצבי כמו מחלת אלצהיימר. הממצאים שהושגו במחקרים על מכרסמים סיפקו את הרמז הראשון לאופן שבו אימון גופני עשוי למנוע את ההידרדרות הזאת.

תאי עצב חדשים במוחות מזדקנים
אימון גופני מפיק שינויים מועילים במוח הבוגר, לרבות היווצרותם של תאי עצב חדשים ועלייה בקישוריות בין תאים קיימים. אחת הדרכים שבהן פעילות גופנית מעצימה את הגמישות העצבית היא כנראה בהגברת היקף ההפקה של החלבון BDNF, שמעודד גדילת תאי עצב חדשים ושימור של הקיימים. מחקרים שבוצעו לאחרונה מרמזים שכאשר משלבים אתגר שכלי במהלך פעילות גופנית התהליך הזה מתחזק.

בהמשך למחקרים האלה על בעלי חיים, ביצעו חוקרים סדרה של מחקרים שמצאו שכמו אצל מכרסמים, גם אצל בני אדם אימון אירובי מוביל לייצור של BDNF ולהגדלה מבנית – של הממדים ושל היקף הקשרים בין תאי עצב – של אזורי מפתח במוח, לרבות ההיפוקמפוס. בניסוי שערכו קירק אריקסון (Erickson) וארתור קרמר (Kramer) מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין, עם חלוקה אקראית של הנבדקים לקבוצות, נמצא ש-12 חודשים של אימון אירובי הובילו לעלייה ברמות ה-BDNF, להגדלה של ההיפוקמפוס ולשיפור בזיכרון אצל אנשים מבוגרים.

חוקרים אחרים מצאו קשרים בין אימון גופני וההיפוקמפוס במחקרים תצפיתיים רבים. במחקר שלנו, שכלל יותר מ-7,000 אנשים בגיל העמידה ומעלה בבריטניה ופורסם ב-2019 בכתב העת Brain Imaging and Behavior, הראינו שנפח ההיפוקמפוס של אנשים שבילו זמן רב בפעילות גופנית מתונה עד נמרצת, היה גדול יותר. אף שאיננו יכולים לקבוע עדיין אם התוצאים האלה אצל בני אדם נובעים מנוירוגנזה או מצורות אחרות של גמישות מוחית, כגון הגדלת הקישוריות בין תאי עצב קיימים, שילוב הממצאים מעיד בבירור שאימון גופני יכול להועיל להיפוקמפוס ולתפקודיו השכליים.

חוקרים תיעדו גם קשרים חזקים בין פעילות אירובית לשיפורים בחלקים אחרים של המוח, לרבות התרחבות של קליפת המוח הקדם-מצחית, היושבת ממש מאחורי המצח. הגדלת האזור הזה קושרה לחידוד של פעילויות שכליות ביצועיות, שמשלבות בתוכן היבטים של תכנון, קבלת החלטות וביצוע מטלות במקביל – עוד פעילויות שנוטות להידרדר בהזדקנות בריאה ומתנוונות עוד יותר אצל חולי אלצהיימר, בדומה לזיכרון. מדענים משערים שהתועלת מאימון גופני עבור קליפת המוח הקדם-מצחית ואזורים נוספים במוח מחוץ להיפוקמפוס, מתבטאת בעלייה בקישוריות בין תאי עצב קיימים, ולא בהיווצרות תאים חדשים.

זקופים ופעילים

ככל שהצטברו הראיות לכך שאימון אירובי יכול לקדם את בריאות המוח, בעיקר בזיקנה, השלב הבא היה לפענח מהו האתגר השכלי המדויק שנוצר במהלך אימון גופני ומעודד את ההסתגלות הזאת. הגענו למסקנה שנקודת מוצא טובה תהיה בחינת היחסים האבולוציוניים בין המוח לגוף. ההומינינים (הקבוצה הכולל את האדם המודרני ומינים קרובים שנכחדו) התפצלו לפני שישה עד שבעה מיליוני שנים מהשושלת שממנה צמחו הלמינים החיים הקרובים ביותר אלינו, השימפנזים והבונובו. מאז ועד היום פיתחו ההומינינים כמה התאמות אנטומיות והתנהגותיות שהבדילו אותנו מפרימטים אחרים. אנו סבורים ששניים מהשינויים האבולוציוניים הללו הובילו במיוחד לקשר בין אימון גופני לפעילות מוחית, בדרכים שאנשים יכולים להפיק מהן תועלת בימינו.

ראשית, אבותינו הקדומים עברו מהליכה על ארבע להליכה זקופה על שתי הגפיים האחוריות. המשמעות של יציבה דו-רגלית כזאת היא שיש רגעים שבהם גופנו נשען באופן מסוכן על רגל אחת בלבד, במקום על שתי גפיים או יותר אצל קופי אדם אחרים. כדי להצליח במשימה הזאת מוחנו נדרש לשקלל מידע רב, ובתוך כך לערוך עוד ועוד התאמות בפעילות השרירים לאורך הגוף כדי לשמור על שיווי משקל. ובשעה שאנחנו מתאמים בין כל הפעולות האלה, עליו גם להישמר מפני מכשולים בסביבה. במילים אחרות, מעצם היותנו דו-רגליים, מוחנו עשוי לעמוד בפני אתגרים שכליים מורכבים יותר מאלה שאיתם התמודדו אבותינו ההולכים על ארבע.

נקבת שימפנזה הולכת על ארבע עם גור על הגבנקבת שימפנזה עם גור. שתי גפיים לפחות על הקרקע | צילום: שאטרסטוק

שנית, אורח החיים של ההומינינים השתנה כך שכלל רמות גבוהות יותר של פעילות אירובית. שרידים מאובנים מגלים שבשלבים מוקדמים של האבולוציה האנושית, אבותינו הקדומים היו כנראה קופי אדם מהלכים על שתיים שניהלו אורח חיים לא פעיל במיוחד וניזונו בעיקר מצמחים. עם זאת, לפני שני מיליון שנה, כשסביבת המחיה התייבשה עקב התקררות האקלים, לפחות קבוצה אחת של קדמונינו החלה לתור אחר מזון בדרך חדשה, לצוד בעלי חיים וללקט מזון צמחי.

ציד וליקוט היו אסטרטגיות המחיה השליטות במשך כשני מיליון שנה, עד להופעת החקלאות והמרעה לפני כעשרת אלפים שנה. בעזרת הרמן פונצר (Pontzer) מאוניברסיטת דיוק ובריאן ווד (Wood) מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, הראינו שבגלל המרחקים הגדולים שאבותינו גמאו כשיצאו לחפש מזון, ציד וליקוט דרשו מהם הרבה יותר פעילות אירובית לעומת זו שאנו רואים אצל מינים אחרים של קופי אדם.

למעבר לשגרה פעילה יותר נלוותה עלייה ברמת הדרישות מהמוח. כשציידים-לקטים תרים אחר מזון במרחקים, עליהם לסקור את סביבתם לעיתים תכופות, כדי לוודא שהם יודעים היכן הם נמצאים. ניווט מרחבי כזה נשען על ההיפוקמפוס, אותו אזור במוח שמפיק תועלת מאימון גופני ונחלש כשאנו מזדקנים. בנוסף, עליהם לסרוק את השטח בחיפוש אחרי סימנים למזון, באמצעות מידע חישתי ממערכות הראייה והשמיעה. עליהם לזכור איפה כבר היו והיכן נמצאים סוגי מזון מסוימים.

המוח משתמש במידע מהזיכרון לטווח קצר ומהזיכרון לטווח ארוך גם יחד כדי לאפשר לאנשים לקבל החלטות ולתכנן את מסלולם – מטלות שכליות שמתבססות על פעילות ההיפוקמפוס וקליפת המוח הקדם-מצחית, לצד אזורים נוספים. כמו כן, ציידים-לקטים תרים לעיתים קרובות אחרי מזון בקבוצות, כך שהם עשויים לשוחח ביניהם בשעה שמוחותיהם שומרים על שיווי משקל ועל מקומם במרחב. הרב-משימתיות הזו נשלטת בחלקה על ידי קליפת המוח הקדם-מצחית, שנוטה אף היא לדעוך עם הגיל.

אף שכל בעל חיים שמחפש מזון צריך לנווט ולהבין איפה נמצא מזונו, ציידים-לקטים צריכים לבצע את התפקודים האלה בעיצומו של מסע רגלי מהיר שעשוי להגיע למרחק של עשרים קילומטרים ויותר. במהירויות גבוהות, רב-משימתיות הופכת יותר ויותר מסובכת ודורשת עיבוד נתונים מהיר.

מנקודת מבט אבולוציונית, הגיוני להניח שהמוח יהיה מוכן להגיב למגוון רחב של אתגרים במהלך מסע החיפוש ואחריו, על מנת להגדיל את הסיכויים להצלחתו. אך המשאבים הפיזיולוגים הנדרשים לבנייתו ואחזקתו של מוח כזה – לרבות אלו התומכים בהיווצרות תאי עצב חדשים וישמור הקיימים – עולים לגוף באנרגיה. לכן, אם איננו משתמשים במערכת הזאת באופן סדיר, סביר להניח שנאבד את יתרונותיה.

לנקודת המבט האבולוציונית-מוחית הזו על אימון גופני והמוח, שפירטנו במאמר שפרסמנו ב-2017 בכתב-העת Trends in Neuroscience, יש השלכות רחבות היקף על בני האדם בימינו. בחברה המודרנית איננו נדרשים לבצע פעילות גופנית אירובית כדי למצוא מזון או לשרוד. הניוון המוחי וההידרדרות השכלית המתרחשים בדרך כלל כשאנו מזדקנים עשויים להיות קשורים בחלקם לאורח חיינו הבלתי פעיל.

אולם השקעה רבה באימון גופני עשויה לא להספיק כדי לממש את הפוטנציאל המלא שיש לפעילות גופנית בשמירה על המוח. ואכן, המודל שלנו מעלה את האפשרות שאפילו מי שכבר מבצעים פעילות אירובית רבה, אולי ירצו לשקול מחדש את הרגליהם. ייתכן שדרכי האימון שלנו לא מנצלות תמיד באופן מיטבי את המנגנונים שהתפתחו במהלך האבולוציה לשימור תפקודי המוח.

בזקיפות קומה
במהלך 7-6 מיליוני השנים שחלפו מאז ששושלת האדם התפצלה מזו של השימפנזים והבונובו, הסוג שלנו פיתח מגוון מאפיינים שמבדילים בינינו לבין קופי אדם אחרים. ייתכן שההשפעות המועילות על המוח בעקבות אימון המשלב אתגר חשיבתי נובעות במיוחד משני שינויים אבולוציוניים שהובילו את בני האדם להיות פעילים יותר מבחינה גופנית לעומת דודנינו קופי האדם והקפיצה את יכולתנו להתמודד עם רב-משימתיות: המעבר להליכה זקופה ואימוץ הציד והליקוט כאסטרטגיות תזונה.

תיבה על דו רגליות ועל ציד וליקוטאיור: טמי טולפה

חשבו על הדרך שבה רבים מאיתנו צורכים פעילות אירובית. פעמים רבות אנו הולכים לחדר הכושר ומשתמשים במכשירי אימון נייחים. המטלה התובענית ביותר מבחינה שכלית באימון כזה היא בחירת הערוץ שבו נצפה במסך המובנה במכשיר. ואם לא די בזה, המכשירים הללו מצמצמים חלק מהדרישות של שמירה על שיווי משקל והתאמת המהירות, כמו גם אתגרים שכליים פנימיים רבים הכרוכים בתנועה בסביבה משתנה.

מה אם סוג זה של פעילות לא מספיק עבורנו? אבותינו התפתחו בעולם בלתי צפוי. האם נוכל להתאים את שגרת האימונים שלנו כך שתכלול אתגרים שכליים כמו אלה שאיתם התמודדו קדמונינו הציידים-לקטים? אם נוכל לשפר את השפעות האימון על ידי כך שנשלב בו פעילות תובענית מבחינה שכלית, אולי נוכל לשפר את יעילותם של משטרי אימון שנועדו לשפר את כישורי החשיבה כשאנו מזדקנים ואולי אפילו לשנות את מהלכן של מחלות ניוון עצבי כמו מחלת אלצהיימר.

לזוז ולחשוב

למעשה, הולכים ומתרבים המחקרים הגורסים כי אימון גופני מעורר מבחינה שכלית עשוי בהחלט להועיל למוח יותר מאימון שאיננו כזה. לדוגמה, גרד קמפרמן (Kempermann) ועמיתיו מהמרכז לטיפולים רגנרטיביים דרזדן בגרמניה, בחנו את האפשרות הזאת על ידי כך שהשוו את גדילתם והישרדותם של תאי עצב חדשים בהיפוקמפוס של עכברים לאחר אימון בלבד או בתום אימון ששולב בגישה לסביבה עשירה בגירויים שכליים. הם מצאו השפעה מצטברת: אימון לבדו הועיל להיפוקמפוס, אך כשהפעילות גופנית השתלבה עם דרישות שכליות בסביבה עתירת גירויים המצב השתפר עוד יותר, ונוצרו יותר תאי עצב חדשים. נראה כי שימוש במוח במהלך אימון ואחריו מעודד הישרדות של תאי עצב.

לצד חוקרים אחרים התחלנו לאחרונה להרחיב את המחקרים הללו מבעלי חיים לבני אדם – עם ממצאים מעודדים. למשל, חוקרים בחנו שילוב של אימון גופני ואתגרים שכליים אצל אנשים הסובלים מירידה משמעותית בכישורי החשיבה שלהם. קיי אנדרסון-הנלי (Anderson-Hanley) מיוניון קולג' בשנקטדי שבניו יורק בחנה את השילוב של אימון גופני והתערבות שכלית הניתנים בו-זמנית לאנשים עם ליקוי מתון בכישורי החשיבה, מצב הקשור לסיכון מוגבר למחלת אלצהיימר. המחקר לא הסתיים עדיין, אך הממצאים עד כה מרמזים שאנשים שכבר חווים ירידה בכישורי החשיבה עשויים להפיק תועלת מאימון גופני המשולב במשחק מחשב שדורש פעילות מנטלית מאומצת.

במחקרים על בוגרים בריאים, אנדרסון-הנלי ועמיתיה הראו גם ששילוב של משחק מחשב מאתגר מבחינה שכלית עם אימון גופני מחולל עלייה דרמטית יותר של רמות ה-BDNF בדם בהשוואה לאימון בלבד. הממצאים האלה מחזקים עוד יותר את הסברה ש-BDNF ממלא תפקיד מרכזי בתועלת המוחית המופקת מאימון גופני.

מרוץ שדהמרוץ שדה. חזרה למקורות | צילום: שאטרסטוק

במחקר שלנו פיתחנו משחק שתוכנן כך שיציב אתגר ממוקד לכישורים שכליים שנוטים לדעוך עם הגיל ושנדרשים כנראה במהלך חיפוש אחר מזון. במשחק הזה, השחקנים מנווטים במרחב ומבצעים מטלות הקשורות לקשב ולזיכרון תוך כדי כך שהם מדוושים ברמה אירובית בינונית. כדי לאמוד עד כמה הגישה הזאת יכולה להאיץ את הביצועים השכליים של אנשים בריאים בגיל העמידה, אנחנו משווים בין קבוצה שמתאמנת בשילוב עם המשחק לקבוצה שמתאמנת בלעדיו, קבוצה שמשחקת בלי להתעמל וקבוצת ביקורת שרק צופה בסרטי טבע. התוצאות עד כה מבטיחות.

קבוצות מחקר רבות נוספות בוחנות שילובים של אימון גופני עם מטלות שכליות. בעתיד הקרוב כבר נרכוש כנראה הבנה טובה יותר של האופן שבו נוכל להסתייע בהם כדי לתמוך בכישורים השכליים ולתגבר אותם הן אצל אנשים בריאים והן אצל אלה שסובלים מדעיכה בחשיבה עקב מחלה.

בנוסף להתערבויות יזומות כמו אלה שתוארו כאן, ייתכן שעיסוק בענפי ספורט שמשלבים בתוכם בין מטלות שכליות ואירוביות יוכל גם הוא להפעיל את היתרונות המוחיים הללו. לדוגמה, הראינו לאחרונה שלסטודנטים העוסקים במרוצי שדה ומתאמנים בתדירות גבוהה במסלולים באוויר הפתוח יש יותר קשרים בין תאי העצב באזורים במוח הקשורים לפעילויות חשיבתיות ביצועיות, בהשוואה לצעירים בריאים אך פחות פעילים מבחינה גופנית. דרוש מחקר נוסף כדי להבין אם היתרונות הללו עולים גם על אלה שרואים אצל אצנים שמאמנים בסביבה פחות מורכבת – למשל על הליכון.

נותרו עוד פרטים רבים שאיננו יודעים. אף שעדיין מוקדם מדי לתת מרשמים מדויקים לשילוב של אימון גופני עם מטלות חשיבתיות, אנחנו יכולים לומר בביטחון שאימון גופני הוא שחקן מפתח בשימור תפקודי המוח כשאנחנו מזדקנים. מחלקת הבריאות ושירותי האנוש של ארצות הברית ממליצה לעסוק באימון אירובי למשך 150 דקות לפחות בשבוע בעצימות מתונה או 75 דקות לפחות בעצימות גבוהה (או שילוב כלשהו של שניהם). עמידה במכסות הללו או למעלה מכך מועילה לגוף ויכולה לשפר את בריאות המוח.

מחקרים קליניים יוכלו להגיד לנו הרבה יותר על היעילות של אימון גופני המשולב בפעילות מנטלית – למשל אילו סוגים של פעילויות גופניות ומנטליות משפיעים יותר מכול, ומהם העצימות והאורך המיטביים של אימון מבחינת שיפור כישורי החשיבה. אולם לאור הראיות שבידינו עד כה אנחנו סבורים שככל שנתקדם במחקר קפדני של התחום נוכל לאתר את המסלולים הפיזיולוגיים המקשרים בין המוח והגוף ולנצל את יכולתו של המוח, כפי שהתפתחה באבולוציה, להתגמש בתגובה לאימון גופני במהלך ההזדקנות. בסופו של דבר, אימון של הגוף ושל המוח גם יחד יכול לסייע לנו לשמור על חדות התודעה שלנו כל חיינו.

תרגם: גל מנלה

פורסם במקור בגיליון ינואר 2020 של כתב העת סיינטיפיק אמריקן.

לקריאה נוספת

מארכיון סיינטיפיק אמריקן