Вдыхание чистого кислорода ускорило двигательную реакцию здоровых людей

Вдыхание стопроцентного кислорода улучшает моторное обучение человека: у него повышается способность зрительно-моторной адаптации, что выражается в более быстром выборе направления движения руки в эксперименте. Как сообщается в журнале Frontiers in Neuroscience, улучшения в моторном обучении остались и после прекращения вдыхания газа.

Под моторным обучением неврологи и физиологи понимают постоянное научение человека навыкам движения: или новым движеческим паттернам, или оттачиванием уже известного. Моторное обучение считается важнейшей частью адаптации к постоянно изменяющимся факторам внешней среды. Однако часто оно проходит без должного внимания человека до тех пор, пока не утрачиваются навыки, которые до этого были обыденными — ходьба или движение вилки при приеме пищи — из-за старения или неврологических нарушений.

При этом известно, что успех моторного обучения зависит от нейропластичности нейронной системы мозга и предшествующего образовательного опыта. Пластичность ухудшается с возрастом или после травм и болезней нервной системы, поэтому способы, которые могли бы улучшить возможности мозговых процессов во время обучения или переобучения сложным двигательным навыкам, будут актуальными не только для молодых людей, но и для пожилых и больных людей.

Поскольку головной мозг человека потребляет до 30 процентов вырабатываемой организмом энергии, Марк Далецки (Marc Dalecki) с коллегами из Университета штата Луизиана проверили, насколько вдыхание чистого (стопроцентного) кислорода улучшает результаты моторного обучения.

Для этого ученые провели эксперимент, в котором использовался принцип зрительно-моторной адаптации — способности мозга корректировать движения на основе визуальной информации. Участники сидели за столом, на котором стоял экран и лежал планшет. Курсор на экране дублировал движения стилуса на планшете. Добровольцам нужно было поместить курсор в центр центральной мишени, а затем переместить его в центр одной из восьми случайно возникающих периферийных мишеней на расстоянии 7,5 сантиметра от центральной, которая пропадала в тот момент, когда появлялась периферическая мишень.

Эксперимент проходил в четыре этапа: четыре сеанса базовой подготовки, 20 сеансов адаптации, три сеанса последующего воздействия и три сеанса переобучения. Каждый сеанс содержит 24 испытания, по 3 испытания для каждой из 8 возможных периферийных мишеней. При этом движение курсора на экране правильно отображало движение стилуса только во время этапов базовой подготовки и переобучения. На этапах адаптации и последующего воздействия направление движения курсора поворачивалось на 60 градусов против часовой стрелки. Участники должны были двигаться так быстро и точно, как они могут, при этом сложность эксперимента изменяться в ходе эксперимента.

В исследование включили 40 молодых людей (10 мужчин, 30 женщин), 20 из которых через носовую канюлю вдыхали чистый кислород со скоростью потока пять литров в минуту, а другие 20 — обычный воздух. Обе группы получали кислород или воздух только на этапе адаптации. Демографические характеристики между группами значимо не отличались.

Вдыхание нормобарического чистого кислорода значительно улучшило скорость (на 26 процентов, p < 0,05) основной характеристики зрительно-моторной адаптации в этом эксперименте — начального направления движения — после адаптации к визуальному искажению между движением руки и зрительной информацией. Примечательно, что этот эффект обучения сохранился и на последующих этапах, когда участники уже не вдыхали кислород (p < 0,05).

Хотя в этом исследовании ученые зафиксировали очевидные улучшения в результатах моторного обучения у здоровых молодых людей после вдыхания чистого кислорода, дальнейшие исследования должны прояснить, насколько долго могут сохраняться эти улучшения, происходят ли они при выполнении других задач моторного обучения, а также эффективность такого подхода у пожилых людей или пациентов с неврологическими нарушениями.

Часто такие нарушения встречаются при инсульте, и врачи с учеными ищут способы защитить пациентов от них и последующей инвалидизации. Например, введение ДНК-аптамера — антагониста Toll-подобного рецептора четвертого типа (TLR4) — снизило риск инвалидизации.