среда, 3 января 2018 г.

Научные способы побороть усталость: ноотропы, кофе и нейротехнологии

 


Недавно я заметил, что устал быть уставшим. Но можно ли это исправить? Я часто и много пью кофе – оно помогает, но ненадолго. А есть ли что-нибудь ещё не менее эффективное? В общем, после того как мне пришли эти мысли я решил закопаться в научную литературу: что известно про доказанные инструменты борьбы с усталостью. Как борются с усталостью биохакеры? Здесь я поделюсь личным расследованием того, что публикуют ученые о борьбе с усталостью.

В последние годы проводится всё больше научных исследований, в которых изучается способность различных фармакологических стимуляторов (например, модафинил, метилфенидат) и нейротехнологий (например, электростимуляция мозга) улучшать когнитивные способности человека. Особый интерес представляют те из них, в которых улучшения достигаются не для медицинских целей (лечение деменций, депрессии, Альцгеймера), а на здоровых людях

Инициаторами таких исследований являются, как правило, вооруженные силы, и первоначально проводятся они для оптимизации профессий, требующих особую собранность и выносливость: летчикипехотинцыводители. Существует, однако, целое сообщество биохакеров (или даже – «нейрохакеров»), которые немедленно берут такие технологии «на вооружение» и начинают самостоятельно использовать их в домашних условиях.

Я решил разобраться, какие существуют научные доказательства эффективности различных подходов по борьбе с усталостью; выяснить, какие биологические механизмы лежат в их основе; а также – попытаться количественно сравнить эти подходы между собой и выяснить, какие у них могут быть побочные эффекты. 

Как оценивают бодрость и продуктивность в научных исследованиях?

Классическими тестами на бодрость и работоспособность являются задания на так называемую «визуальную бдительность». Испытуемые смотрят на экран, где периодически появляется определенный стимул, и должны как можно быстрее отреагировать на него нажатием клавиши. 
Один из примеров – «Mackworth Clock Vigilance Test», во время которого на экране по часовой стрелке движется точка, и когда она перескакивает на две позиции сразу, испытуемый должен как можно скорее нажать на кнопку:



Другим распространенным тестом является «Psychomotor vigilance task». В нем просто требуется как можно скорее нажимать на кнопку, после того, как на экране появится определенный сигнал (точка, или цифра):



Этот тест, кстати, традиционно используется членами экипажа на Международной Космической Станции для постоянного мониторинга собственного состояния и позволяет оценить способность поддерживать внимание, а также – выявить возможные нарушения сна.

Смысл этих тестов заключается в том, что человек должен выполнять их в течение длительного времени, и по ходу прохождения задания внимательность неизбежно падает, а точность выполнения заданий начинает снижаться. В особенности негативно сказывается на результатах тестов усталость и недосып. И, соответственно, ученые тестируют препараты и технологии, позволяющие сохранять бдительность при выполнении этого задания от начало до конца. 

Теперь переходим собственно к стимуляторам.

Ноотропы 

Самый распространенный способ улучшения когнитивных способностей здоровых людей – использование ноотропов. Все эти вещества изначально пришли из психиатрии, где их много десятилетий применяют для лечения СДВГ (синдрома дефицита внимания и гиперактивности), нарколепсии (нарушений сна), болезни Альцгеймера, депрессии. Использование их для немедицинских целей получило название – «допинг для мозга», «умные лекарства» и пр.
Часть ноотропов разрешены и продаются в аптеках без рецепта (например, глицин), но что касается ноотропов, применяемых от усталости, то сразу скажу, что в России все они запрещены. Однако это не мешает рассказать об опыте научных исследований этих веществ и истории их применения в быту.

К ноотропам, применяемым от усталости, относятся психостимуляторы (например, амфетамины, метилфенидат), модафинил, лекарства против деменции (ингибиторы ацетилхолин-эстеразы, мемантин) и анти-депрессанты (селективные ингибиторы серотонина). Из всего этого списка некоторую эффективность (подтверждаемую научными исследованиями) демонстрируют психостимуляторы и модафинил. Необходимо указать, что врачи предостерегают от использования этих веществ здоровыми людьми из-за возможных побочных эффектов, что не мешает, однако, специально применять их для военных, летчиков и водителей. 

Для повышения работоспособности, бодрости и внимания наиболее части используются (как в научных исследованиях, так и биохакерами) модафинил, метилфенидат и амфетамины. Их активно применяют люди интеллектуального труда, творческих профессий, военные и сотрудники правоохранительных органов (причем последние – нередко в обязательном порядке). Возможно, что самая большая аудитория ноотропов – это студенты. Так, например, их применяют от 5 до 15% всех студентов США (а по некоторым данным, гораздо больше). А исследование, проведенное в одном из французских колледжей, выявило, что 67.4% студентов употребляло хотя бы один стимулятор на протяжении последнего года.

1. Модафинил 

Модафинил является, пожалуй, самым популярным стимулятором среди биохакеров. Он был разработан во Франции в 70-х для борьбы с нарколепсией (которая характеризуется повышенной и неконтролируемой сонливостью), так как – оказывает сильное возбуждающее действие на нервную систему. Сейчас он одобрен в США для лечения нарушений сна, связанных со сдвигом рабочих смен, и нередко назначается врачами при синдроме «совы». Кроме того, в целом ряде стран – в США, Канаде, Франции, Индии – он в разное время использовался для увеличения работоспособности военных и даже астронавтов на космических станциях. 



Применение модафинила сохраняло работоспособность пилотов, лишенных сна в течение 37 часов, и повышало точность контроля полета примерно на 27 %, по сравнению с плацебо, без каких-либо значительных побочных эффектов. Кроме того, модафинил используется канадскими астронавтами во время длительных миссий на Международной космической станции. Он «доступен для экипажа, чтобы оптимизировать производительность при усталости», помогает с перебоями циркадных ритмов и пониженным качеством сна у астронавтов. А в Мэриленде (США) модафинил предоставляют даже сотрудникам правоохранительных органов во время масштабных и длительных полицейских операций. 

Анализируя научную литературу, я действительно обнаружил, что модафинил увеличивает продуктивность в случае усталости и недосыпа, что подтверждается рядом исследований

Например, в 2000 году было проведено двойное слепое плацебо-контролируемое исследование, показывающее, что модафинил значительно повысил бдительность пилотов в условиях недосыпа на модели «симулятора полета». Это был небольшой эксперимент, в котором участвовало 6 человек, проходивших тестирования на виртуальной модели вертолета. Перед началом испытаний они не спали по 40 часов подряд. Выяснилось, что прием трех доз по 200 мг модафинила увеличил бодрость у 4х из 6 людей, что было продемонстрировано и результатами тестирований на видео симуляторе, и снижением медленноволновой активности в ЭЭГ, а также выражалось в субъективном мнении пилотов относительно своего состояния. В этом исследовании, однако, прием модафинила сопровождался несколькими побочными эффектами: головокружением и тошнотой. 



Несколько других исследований уже на большем числе испытуемых подтверждают «бодрящее» действие модафинила на людей, лишенных сна длительное время. Например, канадские ученые продемонстрировали, что модафинил улучшает самоконтроль не спавших в течение 64-х часов волонтеров (в исследовании участвовал 41 человек). Аналогичным образом, было продемонстрировано, что прием модафинила канадскими военными улучшил их реакцию, логическое мышление, а также поднял настроение в ситуации 47-часового отсутствия сна. Улучшения были длительными и сохранялись на протяжении 6 часов. Причем наибольший эффект наблюдался ранним утром, когда усталость достигала наибольших значений. 

Однако эффективен ли модафинил для людей, не страдающих от недосыпа, является гораздо более спорным вопросом. Проведено несколько исследований, которые демонстрируют, что модафинил способен улучшить результаты нескольких когнитивных тестов на реакцию, зрительную память и пространственное мышление. Однако другие исследования – показывают, что эффект модафинила неотличим от плацебо.

Что касается механизмов действия модафинила, то, несмотря на широкое применение на людях, они изучены довольно смутно. Известно, что он способствует увеличению в головном мозге уровня многих нейротрансмиттеров (веществ, которые обеспечивают передачу сигнала между нервными клетками): норадреналина, дофамина, серотонина, глутамата и гистамина и снижает уровень тормозящего нейротрансмиттера GABA. Способность модафинила взбодрить и снизить усталость, по-видимому, связана с воздействием на гипоталамус, приводящем к секреции медиатора нервной системы – гистамина. Кроме того, отдельные исследования демонстрируют, что он стимулирует образование новых нейронов в гиппокампе. 

Несмотря на то, что модафинил считается относительно безопасным стимулятором мозга, в число его многочисленных побочных эффектов входит сильная аллергия вплоть до появления язв во рту, бессонница и серьезные психологические эффекты, такие как раздражение, головокружение и головные боли. Однако если взглянуть на статистику, то с начала его продаж в 1998 году по 2007 год FDA зарегистрировало всего 6 случаев тяжёлых побочных кожных реакций, ассоциированных с модафинилом. При этом лекарство принимали более чем 1 050 000 людей. Исследования модафинила не подтвердили существования какой-либо зависимости и наличия «синдрома отмены». 

Модафинил относительно легко можно купить за границей, например, и в США, и в Украине он стоит от 30 до 60 долларов за месячный курс. В России же он запрещён с 2012 года, поскольку не прошел регистрацию Минздрава как лекарство. При этом его все-таки продают магазины спортивного питания, позиционируя как энергетик, примерно по такой же стоимости. 

2. Метилфенидат

Метилфенидат (Риталин) – также относится к числу психостимуляторов и, по аналогии с модафинилом, применяется для лечения СДВГ у детей. Этот препарат неизменно привлекает внимание общественности, так как его наиболее часто, по сравнению с другими ноотропами, применяют студенты для подготовки к экзаменам, особенно в Европе и США . Интересно, что именно его широкое применение биохакерами стимулирует проведение новых научных исследований, которые однако чаще всего сходятся на том, что данные о метилфенидате слишком противоречивы, чтобы прийти к однозначному выводу о его эффективности. 



Углубляясь в научные исследования метилфенидата, действительно замечаешь, что одни статьи противоречат другим и последующие эксперименты опровергают предыдущие. Например, двойное слепое плацебо-контролируемое исследование Кембриджских ученых на молодых здоровых людях (не испытывавших недостатка в сне) продемонстрировало, что прием метилфенидата улучшает пространственное мышление и способность к планированию. Однако второй прием метилфенидата в том же исследовании ухудшил показатели тех же людей, сделав их существенно ниже, чем у плацебо-группы (принимавшей таблетки-пустышки). В аналогичном исследовании на пожилых людях прием метилфенидата не улучшил рабочую память и способность продолжительно поддерживать внимание. 

В отношении способности метилфенидата поддерживать бодрость и бороться с усталостью – присутствует та же неразбериха. Несколько исследований демонстрируют, что он эффективен. Другие, что – нет. Недавний мета-анализ 2014 года, проанализировавший 56 исследований метилфенидата, выяснил, что только в 29% научных работ этот препарат оказался способен повысить бодрость испытуемых. Кроме того, важно отметить, что все эти исследования проводились на людях, не испытывавших недостатка во сне. А на невыспавшихся людях он не работает

Биологическое действие метилфенидата исследовано лишь в общих чертах. Он является аналогом амфетамина и повышает в мозге внеклеточный уровень нейротрансмиттеровнорадреналина и дофамина. Считается, что увеличение уровня норадреналина приводит к увеличению бодрости, бдительности, исследовательской деятельности, вниманию и при этом не влияет на настроение и кровяное давление, а дофамина – улучшает внимание и мотивацию и в целом приводит к усилению моторной активности. Кроме того, дофамин является важным элементом «системы вознаграждения» мозга, вызывая чувство удовольствия. Именно он приводит к возникновению приятных ощущений во время секса, приёма вкусной пищи и приятных телесных ощущений.

Метилфенидат хорошо переносится организмом, однако серьезные побочные эффекты все же возможны. Наиболее часто возникает тревога и бессонница, однако их можно избежать уменьшением дозы. Также возможны аллергические реакции, анорексия, тошнота, головокружение, головная боль, депрессия и сердечно-сосудистые проблемы. А прием высокой дозы препарата из-за его стимулирующего действия может привести к развитие психоза. Также неприятно, что препарат может вызывать привыкание. 

В целом, эффективность метилфенидата кажется мне с научной точки зрения сомнительной. Исследования демонстрируют, что он почти точно неэффективен для снижения усталости при недосыпе, а его способность взбодрить обычного человека – отрицается 71% проведенных экспериментов.

3. Амфетамины

Амфетамины широко известны из-за своих наркотических свойств, однако они являются еще и известными лекарствами и широко применяются в медицине – в особенности для лечения СДВГ и нарколепсии. История амфетаминов довольно бурная, они попали на рынок еще в 1930-х годах, однако, как ни странно, в качестве средства от насморка под названием «Бензедрин». В 1937 году соли амфетамина стали продавать уже как лекарство от нарколепсии, болезни Паркинсона, депрессии, а также – как средство для похудения. 

А во время Второй мировой войны амфетамины применялись вооружёнными силами воюющих сторон, чтобы помочь личному составу некоторое время обходиться без сна. В послевоенное время амфетамины стали активно использовать как наркотики (особенно преуспела в этом Япония), и в 80х годах их запретили. Однако эффективность амфетаминов вдохновила ученых на поиски аналогов, которыми стали модафинил и метилфенидат. Впрочем, через некоторое время они тоже были запрещены.

Сами амфетамины, как ни странно, изучались учеными многие десятилетия (в том числе и на здоровых людях) и продолжают активно изучаться по сей день. В 2017 году калифорнийские ученые исследовали способность d-амфетамина увеличивать эффективность выполнения тестов, требующих длительного поддержания внимательности. Во время таких заданий испытуемые должны реагировать нажатием клавиши на появление определенного стимула на экране (например, на появление на буквы «Х» после буквы «А»):



Оказалось, что прием небольшой дозы амфетамина (10 или 20 мг) привел к тому, что эффективность выполнения задания не падала со временем, что практически невозможно без дополнительной стимуляции мозга. 

Удивительно, что на заре исследований амфетаминов – эксперименты с его использованием проводили даже на детях. Например, в 1978 году в ведущем научном журнале «Science» опубликовали исследование, в котором d-амфетамин улучшил внимание в тесте на бдительность у мальчиков в возрасте 10-11 лет. Впоследствии эти результаты повторились в исследованиях уже на взрослых людях с гораздо большим числом участников.

Интересно, что сравнение эффектов амфетаминов и модафинила на поддержание бодрости и работоспособности показало, что оба эти вещества одинаково эффективны. Однако в отличие от амфетамина, модафинил вызывал у испытуемых еще и высокую уверенность в собственных силах.

Биологическое действие амфетаминов в общих чертах аналогично действию других психостимуляторов и связано с увеличением выброса норадреналина и дофамина. Однако его побочные эффекты гораздо сильнее, чем у описанных выше ноотропов. Кроме того, его сильное эйфорическое действие предрасполагает к приему больших доз, а передозировки могут приводить даже к смертельным исходам. В ответ на прием этих веществ возможно появление визуальных и тактильных галлюцинаций и тревожных состояний. Со стороны сердечно-сосудистой системы частыми проявлениями являются тахикардия и повышенное артериальное давление.

Если обобщить сказанное выше о ноотропах, то модафинил представляется эффективным и довольно безопасным средством для увеличения бодрости в состоянии недосыпа, метилфенидат – с научной точки зрения малоэффективен, а амфетамины – хорошо бодрят, однако вызывают опасения их сильные наркотические свойства и способность вызывать привыкание. Из этого набора только модафинил кажется мне перспективным. По-видимому, что он только набирает популярность среди биохакеров и, возможно, что в ближайшем будущем его применение станет повсеместным.

Ноотропы или кофе? Сравнение эффективности

А теперь самое интересное! В какой-то момент мне попались на глаза несколько статей, в которых сравнивали когнитивные эффекты ноотропов (модафинила и амфетаминов) и кофе. Я обнаружил целых 5 независимых научных исследований .

Например, в 2005 году ученые из Исследовательского Института Армии Уолтера Рида сравнили эффект кофеина, d-амфетамина и модафинила на способность поддерживать бдительность и работоспособность добровольцев, лишенных сна в течение 85-ти часов. Удивительно, но оказалось, что эффективность всех трех веществ была аналогичной. Все препараты значительно увеличивали бодрость и реакцию людей в когнитивных тестах, по сравнению с контрольной плацебо-группой, но между ними – разницы не было! 

При менее сильном недосыпе (в течение 44-х часов) эффект кофеина, d-амфетамина и модафинила также не различался. Бдительность людей в ответ на прием любого из трех веществ значительно увеличивалась. Если недосып снижал точность выполнения заданий на 40%, то прием стимуляторов восстанавливал продуктивность людей до 90% от базового уровня. В этом исследовании, однако, обнаружили, что продолжительность эффекта различается для трех веществ: самый короткий срок действия был у кофеина (до 3,5 часов), а самый длинный – у d-амфетамина (до 13,5 часов). Исследователи, однако, говорят, что если пить кофе раз в несколько часов, то это полностью решает данную проблему.

Впоследствии, однако, некоторые отличия в действии 3-х веществ все-таки были выявлены. Например, модафинил гораздо лучше, чем кофеин, улучшал способность невыспавшихся людей с юмором воспринимать мультики. Однако ни кофеин, ни модафинил, ни декстроамфетамин не улучшили реакцию испытуемых на словесные шутки.



Таким образом, исследования показывают, что эффективность кофеина в целом ничем не уступает эффектам ноотропов (при отсутствии характерных для них существенных побочных эффектов). Возможно, однако, что люди все же предпочитают ноотропы вследствие того, что они вызывают еще и удовольствие. Однако для улучшения бодрости и работоспособности (особенно в условиях недосыпа) по-видимому, они подходят в равной степени.

Биологический механизм действия кофе существенно отличается от ноотропов. Он оказывает влияние на метаболизм цАМФ – вещества, необходимого для активации нейронов. Кофеин блокирует действие разрушающего цАМФ фермента, что приводит к накоплению цАМФ и способствует повышению скорости реакции на различные задачи и поддержанию внимания. То есть кофеин эффективно бодрит, однако при этом не вызывает появления сильно приятных чувств и привыкания, в отличие от ноотропов. 

К сожалению, мне не встретились исследования о совместном влиянии ноотропов и кофе, возможно, их комбинация будет давать кумулятивный эффект. Быть может, этот эксперимент я проведу сам. 

К числу положительных эффектов кофе можно отнести и то, что он является неплохим геропротектором, то есть замедляет старение организма. Это связано с тем, что он инактивирует один из основных молекулярных путей старения – mTOR. Кроме того, кофеин препятствует ухудшению памяти вследствие нейродегенерации.

Что касается распространенного мнения относительно кофе, что он может быть вреден для сердечно-сосудистой системы, то оно научно не подтверждено. Мета-анализ 113-ти научных исследований продемонстрировал, что употребление в день менее 600 мг кофе (что в среднем составляет 10 чашек эспрессо) не ассоциировано ни с какими нарушениями работы сердца. А в отношении употребления большего количество кофе – просто недостаточно данных.

Таким образом, научные исследования демонстрируют, что кофе бодрит и повышает работоспособность не хуже, чем ноотропы. Особенно заметен эффект, если человек лишен сна длительное время. Эффект ноотропов, однако, сохраняется гораздо дольше, чем у кофе. В ситуации работы в офисе эту проблему можно легко решить, если пить кофе раз в несколько часов. Однако ноотропы имеют большое преимущество перед кофе, если надо быть бодрым «в полевых условиях» — например, для военных, полицейских и водителей. 

Электростимуляция мозга vs кофе

Еще один научный способ повысить бодрость не связан с фармакологией. Он заключается в активации определенных зон коры головного мозга при помощи слабых микротоков. Этот подход называется – транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS). Данный метод пришел из медицины, где используется уже 20-30 лет для лечения депрессиинейродегенеративных заболеванийотставаний детей в развитии

Во время процедуры к определенным участкам кожи головы прикладываются электроды, через которые подается слабый постоянный ток силой 2 мА (что находится за пределами чувствительности кожи). Такое воздействие немного сдвигает заряд нейронов в положительную сторону, тем самым повышая вероятность их возбуждения. При многократном применении tDCS изменяет структуру и плотность контактов между нервными клетками, благотворно сказываясь на процессах памяти и обучения.

Лично мне, открытие применимости tDCS для здоровых людей, кажется большим прорывом нейробиологии. О том, для чего можно применять tDCS, я уже написал несколько постов



Исследовать tDCS для здоровых людей, как и в случае с ноотропами, первоначально начали военные. Около десяти лет назад американское оборонное агентство DARPA впервые протестировало tDCS на военных пехотинцах, обучающихся на видеосимуляторах, что ускорило процесс обучения в 2 раза, по сравнению с плацебо группой. Затем электростимуляцию стали изучать для улучшения и других когнитивных способностей здоровых людей: концентрации вниманияреакциирабочей памяти и обучения технике движений

Известно, что электростимуляцию используют американские военные летчики – также для ускорения процесса обучения, а также – американские спортсмены олимпийской сборной для ускорения обучения техническим приёмам высокой сложности и увеличения выносливости. 

В отличие от ноотропов tDCS для здоровых людей еще нигде не запрещена, и ей могут пользоваться даже профессиональные спортсмены. Отчасти это связано с тем, что в отличие от фармакологических стимуляторов (которые можно обнаружить в крови), факт проведения электростимуляции нельзя зафиксировать. В США выпускают даже специальные гаджеты «Halo» (наушники со встроенными электродами) для профессиональных спортсменов:



Исследовать электростимуляцию мозга для увеличения бодрости и работоспособности в условиях усталости и недосыпа первыми стали американские военные. В 2017 году американские исследователи совместно с военными летчиками провели исследование на людях, лишенных сна в течение 36 часов. В работе сравнивали эффективность кофеина и электростимуляции мозга. Проводилась электростимуляция префронтальной коры головного мозга, отвечающей за поддержание внимания, управление эмоциями и способность планировать. 

Испытуемые были разделены на три группы – одних подвергли 30-минутной электрической симуляции, другие получали жевательную резинку с кофеином, а третьим – проводили плацебо-стимуляцию (размещали на голове электроды, однако не включали прибор).
Бодрость и работоспособность людей оценивали в 2-х классических тестах, требующих длительного поддержания внимания. В первом – нужно было следить за точкой на экране, перемещавшейся по часовой стрелке, и нажимать на кнопку в случае, если точка вдруг перемещается не на одну, а на две позиции сразу. Во втором тесте надо было как можно скорее нажимать на кнопку, после того, как на экране появится сигнал (см. Раздел «Как оценивают бодрость и продуктивность в научных исследованиях?»).

Результаты показали, что и tDCS, и кофеин значительно улучшали реакцию людей и скорость выполнения первого теста. Кроме того, и кофе и электростимуляция увеличили у людей субъективное ощущение бодрости. Интересно, что эффект от электростимуляции сохранялся очень долго – на протяжении 24-х часов после воздействия. Действие кофе тоже продолжалось в течение длительного периода – 6-7 часов, что всё же было в 3 раза меньше, чем у tDCS. Однако результаты выполнения второго теста улучшились только в результате проведения электростимуляции, но не приема кофе. В целом, tDCS увеличивала правильность выполнения этого задания на 15%, по сравнению с кофе, и эффект от электростимуляции сохранялся на протяжении всех 24-х часов эксперимента.

Таким образом, данное исследование демонстрирует, что tDCS оказывается не менее эффективной, чем кофе, а в некоторых экспериментах – даже обгоняет его по силе эффекта. Кроме того, электростимуляция действует на организм в 3 раза дольше чем, кофе. А тот факт, что tDCS улучшила бодрость и продуктивность людей в обоих тестах, а кофе – только в одном из них, говорит о том, что электростимуляция, по-видимому, действует на несколько когнитивных механизмов одновременно. 

Эффективность электростимуляции для увеличения бодрости в случае недосыпа была доказана в нескольких других исследованиях. Стоит отметить, что tDCS увеличивает продуктивность и снижает усталость не только в случае недостатка сна. Проведены исследования, в которых электростимуляция не менее эффективно «бодрила» вполне выспавшихся людей. 

Побочные эффекты от действия электростимуляции гораздо менее серьезные, чем от приема ноотропов. Отчасти это связано с более локальным действием tDCS – если ноотропы оказывают влияние на весь мозг (и весь организм), то при tDCS осуществляется более направленная стимуляция конкретной зоны мозга (например, префронтальной коры). Среди побочных эффектов встречается головная боль, головокружение, бессонница, а также – зуд, покалывание и жжение в области прикрепления электродов. А в случае нарушения порядка проведения tDCS и осуществления стимуляции больше положенных 20-30 минут – возможна инактивация (вместо активации) работы стимулируемых нейронов. 

Как и в случае с ноотропами, врачи и ученые предостерегают от самостоятельного использования электростимуляции. В первую очередь это связано с тем, что если в научных лабораториях правильность выполнения tDCS строго контролируется, а многие биохакеры делают приборы самостоятельно и пренебрегают правилами безопасности. 

При этом существует уже довольно большое комьюнити биохакеров, применяющих tDCS на себе. Их, однако, гораздо меньше, чем тех, кто употребляет ноотропы. Кроме того, в отличие от соответствующих ноотропов (модафинил, амфетамины, метилфенидат), юридически использование tDCS не запрещено (однако уже ходят разговоры о правовом регулировании ее применения на здоровых людях) – и немедицинские приборы для биохакеров производят несколько компаний в США («Brain Stimulator», «Brain Driver»), Гонконге («Priormind») и России («Brainstorm»).

В целом, электростимуляция мозга представляет неплохую альтернативу фармакологическим стимуляторам. Их прямое сравнение не проводилось, однако сопоставление tDCS с кофеином, а кофеина с ноотропами – говорит, что tDCS не менее, а возможно даже и более эффективна, чем фармакологические препараты. Так, не один из ноотропов не обогнал кофеин по способности бодрить и повышать бдительность, в то время как в некоторых случаях tDCS продемонстрировала более высокую эффективность, чем кофеин. Кроме того, электрическая стимуляция лобных долей не вызывает сильное чувство удовольствия, в отличие от ноотропов. Для кого-то это может быть и минусом, однако в этом случае можно не опасаться возникновения зависимости. 

Вместо заключения

Наверняка существуют и другие научно доказанные рекомендации по борьбе с усталостью: регулярная зарядка, занятия спортом и своевременный сон. Но, к сожалению, такие подходы часто не реализуемы из-за графика жизни и слабой силы воли. Поэтому здесь я сосредоточился на том, что интересно мне – тех технологиях, которые можно использовать, сидя в кресле перед монитором. Думаю, что найдутся те, кто посоветуют вместо применения нейростимуляторов заняться укреплением силы воли. О тех научно доказанных технологиях, которые в этом смогут помочь, я как раз думаю написать свой следующий пост.

А этот текст, возможно, сможет помочь вам сэкономить время (и не даст устать), если вы сами в какой-то момент захотели бы найти способы побороть усталость.

Локсидан

 


Показания к применению:
В качестве специализированного средства фармакологической защиты функционального состояния и профессиональной работоспособности применение Локсидана показано у взрослых:
- для повышения физической работоспособности, в том числе в условиях запредельных нагрузок;
- для повышения умственной работоспособности, в том числе у лиц, выполняющих операторские функции в экстремальных и напряженных условиях деятельности;
- для сохранения и повышения эффективности физической и умственной деятельности, осуществляемой при развившемся утомлении; для оптимизации функционального состояния и эффективности профессиональной работоспособности при депривации сна.

 



Лекарственная форма:
Таблетки, покрытые пленочной оболочкой

Противопоказания:
Психомоторное возбуждение. Тяжелые формы артериальной гипертонии.
Выраженные проявления атеросклероза. Беременность и период грудного вскармливания. Возраст до 18 лет. Индивидуальная непереносимость компонентов Локсидана. Предрасположенность к IgE-зависимым аллергическим состояниям.

Способ применения и дозы:
Таблетки Локсидана применяют внутрь независимо от приема пищи. Оптимальные разовые дозы препарата составляют от 20 до 60 мг, суточные - от 40 до 100 мг, распределенных на 2-4 приема в течение суток. Длительность применения Локсидана составляет от однократного приема до 2 суток.
Для повышения физической работоспособности, в том числе в условиях запредельных нагрузок, препарат применяется в разовых дозах от 20 до 60 мг, суточных - от 40 до 100 мг;
для повышения умственной работоспособности, в том числе у лиц, выполняющих операторские функции в экстремальных и напряженных условиях деятельности, препарат применяется в разовых дозах от 20 до 60 мг, суточных - от 40 до 100 мг;
для сохранения и повышения эффективности физической и умственной деятельности, осуществляемой при развившемся утомлении, препарат применяется в разовых дозах от 20 до 60 мг, суточных - от 40 до 100 мг;
для оптимизации функционального состояния и эффективности профессиональной работоспособности при депривации сна таблетки Локсидана применяют в разовых дозах от 20 до 60 мг, суточных - от 40 до 100 мг.

Фармакологическое действие:
Основным фармакологическим эффектом Локсидана является стимулирующее влияние на центральную нервную систему, не сопровождающееся проявлениями эйфории и периферическим симпатомиметическим действием. Психостимулирующее действие Локсидана характеризуется большей продолжительностью по сравнению с аналогичными эффектами мезокарба и адамантилбромфениламина. Механизм действия Локсидана определяется тем, что мезокарб реализует психоактивирующее действие через стимуляцию катехоламинергических, в том числе норадренергических и дофаминергических систем, что может приводить к истощению нейрональных депо, а входящий в состав препарата второй активный компонент адамантилбромфениламин усиливает синтез дофамина de novo, стимулируя экспрессию гена тирозингидроксилазы, обладает антиоксидантным, иммуномодулирующим действием.
При применении Локсидана в качестве средства повышения умственной и физической работоспособности, в том числе в условиях истощающих нагрузок и при развившемся утомлении, его действие начинает проявляться через 40-60 минут после приема и продолжается более 4 часов. При длительной и интенсивной операторской деятельности препарат способствует сохранению (или повышению) продуктивности и качества операторской работоспособности, обусловленной увеличением скорости мыслительных процессов, улучшением показателей внимания, оперативной памяти, сенсомоторной координации и реагирования. При истощающих физических нагрузках Локсидан повышает физическую работоспособность за счет увеличения доли образованной энергии в аэробных (в первую очередь окислительной) системах, при сохранении резервных возможностей лактацидной энергетической системы. Более выраженный эффект препарата достигается у лиц имеющих хорошую физическую подготовку и при имеющихся проявлениях утомления. Локсидан повышает уровень бодрствования, способствует сохранению работоспособности в условиях депривации сна.

Побочные действия:
Аллергические реакции на компоненты Локсидана.
Возможно развитие нарушений сна, появление головной боли, раздражительности, повышение артериального давления.
Передозировка Локсиданом.
Симптомы: при передозировке возможно усиление вышеперечисленных дозозависимых побочных эффектов, которые проходят при уменьшении дозы или прекращении приема препарата.
Лечение передозировки Локсиданом: симптоматическое.

Особые указания:
Применение Локсидана противопоказано при беременности и в период грудного вскармливания.

Взаимодействие:
Применение Локсидана несовместимо с ингибиторами моноаминооксидазы, с трициклическими антидепрессантами. После их отмены препарат можно назначать не ранее чем через 2 недели. Уменьшает гипнотическое действие тиопентала. Не ослабляет анксиолитического действия бензодиазепинов.

Локсидан

Локсидан - официальная инструкция по применению

 Комментарии
Регистрационный номер: ЛPC-000033/09
Торговое название препарата: Локсидан 
МНН или групповое название: Адамантилбромфениламин+Мезокарб 
Лекарственная форма: таблетки, 10 мг + 10 мг 
Состав на 1 таблетку:
Активные вещества: 
адамантилбромфениламин 10,0 мг 
мезокарб 10,0 мг 
Вспомогательные вещества: 
лудипресс 178,0 мг 
(лактозы моногидрат 93%; растворимый поливинилпирролидон 3,5 %; нерастворимый поливинилпирролидон 3,5 %) 
магния стеарат 2,0 мг 
Описание: круглые плоскоцилиндрические таблетки белого или почти белого цвета с фаской. 
Фармакотерапевтическая группа: психостимулирующее средство. 
Код ATX: [N 06ВА]. 
Фармакологические свойства 
Фармакодинамика 
Основным фармакологическим эффектом Локсидана является стимулирующее влияние на центральную нервную систему, не сопровождающееся проявлениями эйфории и периферическим симпатомиметическим действием. Психостимулирующее действие Локсидана характеризуется большей продолжительностью по сравнению с аналогичными эффектами мезокарба и адамантилбромфениламина. 
Механизм действия Локсидана определяется тем, что мезокарб реализует психоактивирующее действие через стимуляцию катехоламинергических, в том числе норадренергических и дофаминергических систем, что может приводить к истощению нейрональных депо, а входящий в состав адамантилбромфениламин усиливает синтез дофамина de novo, стимулируя экспрессию гена тирозингидроксилазы, обладает антиоксидантным, иммуномодулирующим действием. 
При применении Локсидана в качестве средства повышения умственной и физической работоспособности, в том числе в условиях истощающих нагрузок и при развившемся утомлении, его действие начинает проявляться через 40-60 минут после приема и продолжается более 4 часов. При длительной и интенсивной операторской деятельности препарат способствует сохранению (или повышению) продуктивности и качества операторской работоспособности, обусловленной увеличением скорости мыслительных процессов, улучшением показателей внимания, оперативной памяти, сенсомоторной координации и реагирования. При истощающих физических нагрузках Локсидан повышает физическую работоспособность за счет увеличения доли образованной энергии в аэробных (в первую очередь окислительной) системах, при сохранении резервных возможностей лактацидной энергетической системы. Более выраженный эффект препарата достигается у лиц имеющих хорошую физическую подготовку и при имеющихся проявлениях утомления. Локсидан повышает уровень бодрствования, способствует сохранению работоспособности в условиях депривации сна. 
Фармакокинетика 
Препарат при введении внутрь хорошо распределяется в органах и тканях, проникает через гематоэнцефалический барьер, биотранс формируется в печени. Период полувыведения для мезокарба составляет 18,2 часа, для адамантилбромфениламина 55,4 часа. 
Показания к применению 
В качестве специализированного средства фармакологической защиты функционального состояния и профессиональной работоспособности Локсидан показан к применению у взрослых: 
- для повышения физической работоспособности, в том числе в условиях запредельных нагрузок; 
- для повышения умственной работоспособности, в том числе у лиц, выполняющих операторские функции в экстремальных и напряженных условиях деятельности; 
- для сохранения и повышения эффективности физической и умственной деятельности, осуществляемой при развившемся утомлении; 
- для оптимизации функционального состояния и эффективности профессиональной работоспособности при депривации сна. 
Противопоказания 
Психомоторное возбуждение. Тяжелые формы артериальной гипертонии. Выраженные проявления атеросклероза. Беременность и период грудного вскармливания. Возраст до 18 лет. Индивидуальная непереносимость препарата. Предрасположенность к IgЕ-зависимым аллергическим состояниям. 
Применение при беременности и в период грудного вскармливания 
Препарат противопоказан при беременности и в период грудного вскармливания. 
Способ применения и дозы 
Локсидан применяется внутрь независимо от приема пищи. Оптимальные разовые дозы препарата составляют от 20 до 60 мг, суточные - от 40 до 100 мг, распределенных на 2-4 приема в течение суток. Длительность применения препарата составляет от однократного приема до 2 суток. 
Для повышения физической работоспособности, в том числе в условиях запредельных нагрузок, препарат применяется в разовых дозах от 20 до 60 мг, суточных - от 40 до 100 мг; 
для повышения умственной работоспособности, в том числе у лиц, выполняющих операторские функции в экстремальных и напряженных условиях деятельности, препарат применяется в разовых дозах от 20 до 60 мг, суточных - от 40 до 100 мг; 
для сохранения и повышения эффективности физической и умственной деятельности, осуществляемой при развившемся утомлении, препарат применяется в разовых дозах от 20 до 60 мг, суточных - от 40 до 100 мг; 
для оптимизации функционального состояния и эффективности профессиональной работоспособности при депривации сна препарат применяется в разовых дозах от 20 до 60 мг, суточных - от 40 до 100 мг. 
Побочные действия 
Возможно развитие нарушений сна, появление головной боли, раздражительности, повышение артериального давления. 
Передозировка 
При передозировке возможно усиление вышеперечисленных дозозависимых побочных эффектов, которые проходят при уменьшении дозы или прекращении приема препарата. Лечение передозировки симптоматическое. 
Взаимодействие с другими лекарственными средствами
Не совместим с ингибиторами моноаминооксидазы, с трициклическими антидепрессантами. После их отмены Локсидан можно назначать не ранее чем через 2 недели. Уменьшает гипнотическое действие тиопентала. Не ослабляет анксиолитического действия бензодиазепинов. 
Форма выпуска 
По 30 таблеток помещают в банку полимерную полиэтиленовую с контролем первого вскрытия и амортизатором. 
На банку наклеивают этикетку из бумаги этикеточной или писчей или самоклеящейся из полимерных материалов. 
Каждую банку вместе с инструкцией по применению помещают в пачку из картона. 
50, 100, 150, 200 банок полимерных полиэтиленовых помещают в групповую упаковку (коробку из картона) вместе с равным количеством инструкций по применению (Для стационаров). 
Условия хранения 
В защищенном от света месте, при температуре не выше 25 °С. 
Хранить в недоступном для детей месте. 
Срок годности 
2 года. Не использовать позже срока, указанного на упаковке. 
Условия отпуска из аптек
По рецепту врача. 
ПроизводительОАО «Усолье-Сибирский химико-фармацевтический завод», Россия. 
665462, Иркутская обл., г. Усолье-Сибирское, северо-западная часть города, с северо-восточной стороны, в 115 м от Прибайкальской автодороги. 

Претензии потребителей направлять в адрес владельца регистрационного удостоверения 
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова», Россия. 125315, г. Москва, ул. Балтийская, д. 8.

вторник, 2 января 2018 г.

ВРЕМЯ ПРИЕМА КОЛЛАГЕНА И ПРОФИЛАКТИКА СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ.



КОЛЛАГЕН – самый распространенный белок у млекопитающих. На его долю приходится 25-35% всех белков тела человека. Составляет основу соединительной ткани организма, обеспечивает её прочность и эластичность. Сухожилия, хрящевая ткань, дерма от 50 до 90 % своего сухого вещества состоят из коллагена, 20% костной ткани – это коллаген.

🏋‍♀️ Силовые тренировки на соединительную ткань имеют двоякое воздействие. С одной стороны, если это спорт, то сверхнагрузки имеют проблемы повышенного изнашивания и травмирования соединительной ткани. С другой стороны, при терапевтических нагрузках за счет усиления общего анаболизма тела улучшается и синтез соединительных тканей. Пожилым людям, страдающим остеоартритом рекомендуются физические нагрузки для укрепления костной и соединительной тканей.

⚡ В спорте же более 50% всех травм можно классифицировать как растяжения, деформация, разрывы или переломы костно-мышечных тканей. Пищевые добавки и/или упражнения, которые усиливают синтез коллагена и укрепляют эти ткани, могут иметь важное влияние на показатели травматизма. Австралийские спортивные ученые поставили своей задачей изучить вопрос, в каком варианте добавки желатина (коллагена) наиболее продуктивно применять к силовым тренировкам. Свое исследование они опубликовали в American Journal of Clinical Nutrition в 2017 году.

👨‍🔬️ ИССЛЕДОВАНИЕ:
У исследователей было 8 здоровых мужчин студентов и тренировочный Протокол нагрузки в виде прыжков через скакалку три раза в день (через 6 часов) по 6 минут три дня подряд. Ранее было показано, что такая физическая активность стимулирует выработку коллагена в костях.
Три Протокола исследования. Первый - за час до первой тренировки выпивали плацебо. Во втором варианте выпивали 5 г желатина, и в третьем случае порция желатина была 15 г. В протоколах с желатином добавляли 48 миллиграммов витамина С. Кровь у испытуемых на аминокислотный профиль бралась до первой тренировки, через 4, 24, 48 и 72 часа.

📊 РЕЗУЛЬТАТЫ:
Добавки желатина увеличивали циркулирующие в крови глицин, пролин, гидроксипролин и гидроксилизин – аминокислоты, из которых состоит белок коллагена, достигая своего пика через 1 час после введения добавок.
Прыжки через скакалку увеличивали концентрацию аминотерминального пропептида или проколлагена I типа [PINP] в крови во всех трех Протоколах. Это указывало на то, что тело увеличивало производство коллагена. Субъекты, которые принимали 15 г желатина, показали двойной уровень пропептида коллагена в крови, что указывало на повышенный его синтез. (см.график 📈)

📝 ВЫВОДЫ:
«Текущие данные существенно подтверждают гипотезу о том, что начало упражнения через 1 час после потребления 15 г желатина приводит к большему синтезу коллагена в период восстановления после тренировки», - резюмировали австралийцы. «Это наиболее значимо начинает проявляться в сравнении концентраций PINP через 4 ч с начала первой тренировки в плацебо и желатиновой 15 граммовой группах».

💪ПРИМЕЧАНИЕ:
4JOINTS – пример комплексной хондропртекторной добавки от компании Be First. Содержит гидролизат коллагена, хондроитина сульфат, глюкозамина сульфат, метилсульфонилметан (МСМ), витамин С.
Учитывая приведенное исследование, можно рекомендовать Протокол приема данной добавки за 1 час ДО силовой тренировки. Рекомендованная порция – 1-3 мерных ложки по 5 гр. В исследовании желатин принимался однократно, поэтому можно предположить, что достаточным может оказаться прием 4JOINTS только в дни перед тренировкой.

На основании: http://www.ergo-log.com/gelatin-makes-intensive-exerc..

  

понедельник, 1 января 2018 г.

Кофеин

Кофеин – древнейший стимулятор. Его начали использовать ещё во времена палеолита – тогда из плодов кофейного дерева делали напиток со стимулирующими свойствами. 

Что примечательно, кофеин совсем недавно (в 2004 году) был исключён из списка запрещённых к употреблению веществ по версии Международного Олимпийского Комитета. Поскольку кофеин может влить на результаты спортивных состязаний, уровень его содержания в крови был ограничен. 

Кофеин содержится в кофе, чае, в некоторых газированных напитках и даже в шоколадках. 

В значительной степени воздействие кофеина на организм обуславливается индивидуальной чувствительностью к нему. Кроме того, хорошо тренированные люди получат больше плюсов от использования кофеина, чем малотренированные. Исследование, подтверждающее это, проводились на пловцах. Группа опытных спортсменов улучшила свои показатели после приёма 250 мг. кофеина, а группа обычных людей не показала сходного эффекта. 

Содержание кофеина в напитках 

Эспрессо 310 мг. 
Растворимый 75 мг. 
Сваренный 85 мг. 

Кока-кола 46 мг. 
Пепси 38 мг. 
Red Bull 80 мг. 

Чёрный 47 мг. 
Зелёный 25 мг. 
Холодный 30 мг. 

Что касается вопроса о том, действует ли кофеин одинаково на спортивные результаты «кофеманов» и тех, кто употребляет продукты с кофеином нечасто, то по этому поводу также проводились исследования (Van Soeren and Graham 1998). Воздержание от кофеина в течение 2-4 дней не усилило действие кофеина в контрольных испытаниях. Таким образом, был сделан вывод о том, что кофеин действует одинаково и на привычных пользователей и на тех, кто употребляет его время от времени. 

Кофеин и выносливость 

Чаще всего кофеин используется при тренировках на выносливость. Причина в том, что одна и та же нагрузка легче переносится с «кофеиновой» поддержкой, чем без неё. Ряд исследований показали улучшение выносливости при приёме кофеина в дозе от 3 до 9 мг. на килограмм веса. При интенсивности упражнений 90 % от максимальной ЧСС (частоты сердечных сокращений), время тренировки увеличилось на 10-20%. 

Кофеин и высокоинтенсивные тренировки 

Влияние кофеина на короткие высокоинтенсивные нагрузки до конца не выявлено. Некоторые из исследований показывают, что при нагрузках длительностью от 3 до 8 минут при интенсивности 100% от максимальной ЧСС, кофеин влияет путём стимулирования выделения адреналина из надпочечников, что улучшает мышечную сократимость. Когда это происходит, надо прилагать меньше усилий, чтобы выполнить привычную нагрузку. 

Ещё один возможный механизм действия кофеина - его воздействие на нейромышечные проводящие пути, что способствует увеличению числа задействованных мышечных волокон. 

Кофеин и похудение 

Многие слышали о жиросжигающих свойствах кофеина. Стоит ли на самом деле возлагать на него такие надежды – давайте разберёмся. Пропаганда кофеина как жиросжигателя имеет под собой основания. 

Дело в том, что кофеин обладает свойством стимулировать липолиз и мобилизацию жирных кислот. Исследования, проведённые на спортсменах показали, что работающие мышцы сжигают больше жира при условии употребления кофеина за час до тренировки. Кофеин стимулирует липолиз, увеличивает оксидизацию жиров. Но будет ли это значимым вкладом в общий процесс похудения – вопрос неоднозначный. 

Дозировка 

Кофеин – не та добавка, которой чем больше, тем лучше. Надо чтобы дозировка была не слишком маленькой – так эффект будет не выражен, но, в то же время и не чрезмерно высокой – после определённого предела улучшения физических показателей уже не происходит. 

Нет одной дозировки для всех, потому что она высчитывается исходя из собственного веса. Возьмите за основу цифру в 3 мг. кофеина на килограмм веса. Легко посчитать, что для атлета весом 85 килограмм это будет 265 мг., а для того кто весит 50 килограмм – 150 мг. Если эта доза кажется недостаточной (что выясняется экспериментальным путём) – можно увеличить до 4-6 мг. на килограмм. 

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВЫНОСЛИВОСТИ И СПЕЦИАЛЬНАЯ ВЫНОСЛИВОСТЬ

 

Каковы же физиологические механизмы выносливости? Деятельность мышц, как любой процесс, происходящий в организме, требует энергии. Энергия нужна даже на работу мельчайших мышц глаза, дыхательных мышц и мышц сосудов или внутренних органов. Живой организм расходует энергию даже в состоянии глубокого наркоза или комы. 

Энергия, необходимая для мышечного сокращения, освобождается в результате распада химических веществ. Мышечная клетка устроена так, что может использовать для своего сокращения энергию распада только одного-единственного химического вещества – аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Энергия распада других веществ для сокращения мышцы не подходит. Соответственно, во время мышечного сокращения происходит распад АТФ в работающей мышечной клетке. Если бы не было механизмов восстановления этого вещества, то мышца, сократившись один-два раза, навсегда потеряла бы эту способность. Но природа предусмотрела возможность восстанавливать АТФ. Для ее восстановления подходит энергия распада практически любого вещества. Обычно это углеводы, реже – жиры, еще реже – белки или другие вещества. Запасы этих веществ поступают в организм вместе с пищей. Под действием фермента АТФаза АТФ гидролизуется, отсоединяя фосфатную группу в виде ортофосфорной кислоты (Н3РО4), и превращается в АДФ, при этом высвобождается энергия.

АТФ + H2O = АДФ + H3PO4 + энергия

Запас молекул АТФ в мышце ограничен, поэтому расход энергии при работе мышцы требует постоянного его восполнения. Мышца имеет три источника воспроизводства энергии: 1) расщепление креатинфосфата; 2) гликолиз; 3) окисление органических веществ в митохондриях. В соответствии с эти рассматривают три процесса образования энергии.

1. Креатинфосфатный, или алактатный анаэробный процесс образования энергии. Крефтинфосфат обладает способностью отсоединять фосфатную группу и превращаться в креатин, присоединяя фосфатную группу к АДФ, которая превращается в АТФ.

АДФ + креатинфосфат = АТФ + креатин

Запасы креатинфосфата в волокне не велики, поэтому он используется в качестве источника энергии только на начальном этапе работы мышцы, до момента активизации других более мощных источников – гликолиза и кислородного окисления. По окончании работы мышцы реакция идет в обратном направлении, и запасы креатинфосфата в течение нескольких минут восстанавливаются.

Участие данного процесса в энергетическом обеспечение мышечной работы в наибольшей мере проявляется при выполнении упражнений максимальной мощности в течение 6-10 секунд (Н. И. Волков, 1967, 1987; Я. М. Коц, 1982).

2. Гликолитический анаэробный процесс образования энергии.

Гликолиз – процесс распада одной молекулы глюкозы (C6H12O6) на две молекулы молочной кислоты (C3H6O3) с выделением энергии, достаточной для "зарядки" двух молекул АТФ, протекает в саркоплазме под воздействием 10 специальных ферментов.

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ = 2C3H6O3 + 2АТФ + 2H2O.

Гликолиз протекает без потребления кислорода и способен быстро восстанавливать запасы АТФ в мышце.

Максимальная мощность этого процесса достигается в упражнениях, длящихся от 20 до 90 секунд (Н. И. Волков, 1975, 1987). За счет гликолитического анаэробного процесса образования энергии может обеспечиваться интенсивная мышечная работа от 20 секунд до 4-5 минут, а также начало любой деятельности (Я. М. Коц, 1982).

3. Образование энергии путем аэробного расщепления пищевых веществ.

Аэробный ресинтез АТФ происходит при окислении жиров и углеводов. Окисление протекает в митохондриях скелетных мышц под воздействием специальных ферментов и требует затрат кислорода, а соответственно и времени на его доставку. Такие процессы называются аэробными. Окисление происходит в несколько этапов, сначала идет гликолиз (см. выше), но образовавшиеся в ходе промежуточного этапа этой реакции две молекулы пирувата не преобразуются в молекулы молочной кислоты, а проникают в митохондрии, где окисляются в цикле Кребса до углекислого газа СО2 и воды Н2О и дают энергию для производства еще 36 молекул АТФ. Суммарное уравнение реакции окисления глюкозы выглядит так:

C6H12O6 + 6O2 + 38АДФ + 38H3PO4 = 6CO2 + 44H2О + 38АТФ

Итого распад глюкозы по аэробному пути дает энергию для восстановления 38 молекул АТФ. То есть окисление в 19 раз эффективнее гликолиза.

Наибольшая мощность процесса образования энергии достигается в упражнениях, длящихся более 3 минут (Н. И. Волков, 1975).

Таким образом, распад веществ в мышечной клетке может происходить двумя основными путями: при участии кислорода (аэробно) и без участия кислорода (анаэробно). У каждого способа есть свои преимущества и недостатки .

Преимущество распада веществ с участием кислорода (аэробного) в том, что такой распад не сопровождается накоплением в организме промежуточных недоокисленных продуктов обмена. Вещества расщепляются до конечных продуктов – углекислого газа и воды. Полный распад дает, соответственно, много энергии, поэтому является более экономичным, чем неполный распад. Кроме того, с помощью кислорода можно расщепить практически любые вещества, имеющиеся в организме – углеводы, жиры, белки. Недостатком же является чрезвычайная длительность такого способа распада, поэтому он не может использоваться в начале работы или в случаях, когда деятельность достаточно интенсивна и требует высокой скорости освобождения энергии.

Преимуществом бескислородного (анаэробного) распада является высокая скорость освобождения энергии, необходимой для синтеза АТФ, что позволяет выполнять чрезвычайно интенсивную работу. Но существует ряд недостатков такого способа расщепления.

Во-первых, без участия кислорода в мышечных клетках способны расщепляться не все вещества, а только определенные виды углеводов (глюкоза и ее производное – гликоген, причем обычно используется гликоген) и креатинфосфат. Запасы этих веществ в клетке не безграничны. Креатинфосфат или гликоген должны либо восстанавливаться, либо поступать из крови. На оба процесса требуется определенное время, в течение которого интенсивную работу выполнять уже невозможно.

Во-вторых, без участия кислорода вещества расщепляются не полностью, поэтому в мышцах накапливаются недоокисленные продукты распада (наиболее известным является молочная кислота – один из возможных продуктов неполного распада гликогена). Эти недоокисленные вещества, изменяют внутреннюю среду клеток так, что клетки становятся неспособны выполнять свои функции. То есть мышца становится неспособной более сокращаться, и человек прекращает работу.

В действительности во время мышечной деятельности наблюдаются оба варианта распада веществ, однако, один из них, как правило, преобладает. Если при работе распад веществ для восстановления АТФ происходит преимущественно с участием кислорода, такая работа называется аэробной. Если же распад веществ происходит преимущественно без участия кислорода, такая работа называется анаэробной (Я. М. Коц, 1982).

Итак, ресинтез АТФ в процессе мышечной деятельности осуществляется за счет метаболических процессов трех видов:

аэробного – окислительного, за счет кислорода воздуха;

гликолитического анаэробного – за счет расщепления гликогена, содержащегося в основном в печени и в мышцах, – до молочной кислоты;

алактатного анаэробного (креатинфосфатного) – за счет расщепления фосфорных соединений, содержащихся и образующихся непосредственно в мышцах.

Проявление выносливости, таким образом, можно представить как результат различного сочетания трех ее компонентов: аэробного, гликолитического и алактатного.

Специальная выносливость для каждой спортивной дисциплины имеет свои ведущие компоненты, определяющие ее специфичность в конкретном виде соревновательной деятельности. Так, в тяжелой атлетике, метаниях, гиревом спорте ведущими компонентами будут являться максимальная сила и емкость анаэробной алактатной системы энергообеспечения. В спринтерских дисциплинах – абсолютная скорость и емкость алактатной энергосистемы. В сложнокоординационных видах спорта – резистентность организма, личностные качества. В видах спорта на выносливость – возможности всех энергосистем, экономизация и личностные качества. В спортивных играх и единоборствах – энергетические возможности, резистентность и экономичность (Ф. П. Суслов, 1997, с. 40) (рис. 1).

Таким образом, в зависимости от характера утомления выносливость подразделяется на аэробную (общую), скоростную (алактатную и гликолитическую), смешанную (аэробно-анаэробную) и силовую.