วันศุกร์ที่ 16 พฤศจิกายน พ.ศ. 2561
บริการข่าวไทยรัฐLogin
ออกกำลังกายให้ชีพจรเต้นแรง ช่วยเสริมพลังสมอง

ออกกำลังกายให้ชีพจรเต้นแรง ช่วยเสริมพลังสมอง

  • Share:

ถ้าคุณอยากให้สมองทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ การอ่านหนังสืออย่างเดียวไม่พอเสียแล้ว งานวิจัยล่าสุดชี้ว่าสมองจะมีสมรรถนะสูงสุดเมื่อเราออกกำลังกายจนชีพจรเต้นเร็วขึ้น และไม่ว่าจะเป็นเด็ก คนหนุ่มสาว หรือผู้สูงอายุก็ได้ผลเหมือนกัน

คุณอาจจะคิดว่าถ้าอยากฉลาด จำเก่งและมีสมาธิดีกว่าเดิมต้องอ่านหนังสือมากๆ แต่อันที่จริงการอ่านหนังสืออย่างเดียวยังไม่เพียงพอ แต่ควรออกกำลังกายควบคู่กันไปด้วย โดยผลการวิจัยล่าสุดจากสวีเดนระบุชัดว่า การออกกำลังกายไม่เพียงแต่มีผลต่อสมอง แต่ยังทำให้สมองเจริญเติบโตอีกด้วย

งานวิจัยชิ้นนี้ชี้ให้เห็นว่าการออกกำลังกายเป็นประจำ เช่น วิ่งกลางแจ้งหรือปั่นจักรยานในศูนย์ฟิตเนสไม่เพียงแต่จะช่วยพัฒนาสมรรถนะทางร่างกายเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มสมรรถนะของสมองอีกด้วย นักวิทยาศาสตร์บอกว่าที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะการออกกำลังกายน่าจะทำให้สมองหลั่งสารบางอย่างออกมา ส่งผลให้เซลล์ประสาทแข็งแรงกว่าเดิม และสมองทำงานได้ดีขึ้น

เมื่อเกือบ 10 ปีมาแล้วมีการเผยแพร่ผลงานวิจัยชิ้นแรกที่ระบุว่าการออกกำลังกายไม่เพียงแต่มีประโยชน์ต่อร่างกายเท่านั้น งานวิจัยชิ้นนี้ทำขึ้นเมื่อปี 2003 โดยอิงก์เกอเกิร์ด เอริกสัน นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน แห่งมหาวิทยาลัยมาลโม พิสูจน์ให้เห็นว่าการให้เด็กนักเรียนเรียนวิชาพลศึกษาแทนที่จะเอาเวลาไปอ่านหนังสือนั้นไม่ได้เป็นความสูญเปล่าแต่อย่างใด โครงการวิจัยที่มีชื่อว่า Bunkeflo Project ใช้การสังเกตเด็กนักเรียน 251 คน ในช่วง 3 ปีแรกของการเรียนระดับประถม โดยเด็ก 99 คน ในจำนวนนี้เรียนพลศึกษาเพียงสัปดาห์ละ 2 ครั้ง ส่วนเด็กที่เหลือเรียนพลศึกษาวันละ 1 ครั้ง และสามารถเรียนเพิ่มได้อีกสัปดาห์ละครั้ง หากต้องการ

ไม่ใช่เรื่องน่าแปลกอะไรที่เด็กที่เรียนพละมากกว่าจะมีสมรรถนะทางกล้ามเนื้อดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เพราะได้ฝึกกระโดดขาเดียว ยืนขาเดียว โยนลูกบอล เลี้ยงลูกบอล ฯลฯ จนชำนาญ แต่ที่น่าแปลกใจคือการเรียนพลศึกษามากขึ้นมีผลอย่างมากต่อสมาธิและผลการเรียนของเด็ก เมื่อขึ้นประถม 2 เด็กที่เรียนพละมากกว่าสามารถอ่านเขียนภาษาสวีเดนได้ดีกว่าเด็กที่เหลือ และยังทำโจทย์คำนวณและเลขคณิตได้ดีกว่า จึงได้เกรดดีกว่าเพื่อนร่วมชั้นที่เรียนพละน้อยกว่า ในขณะเดียวกันคุณครูก็สังเกตว่าเด็กที่ออกกำลังกายมากขึ้นยังไม่ส่งเสียงดังและมีสมาธิดีขึ้นเมื่ออยู่ในห้องเรียน

ในปี 2009 ความสัมพันธ์ระหว่างความฟิตของร่างกายกับสมรรถนะทางสมองได้รับการยืนยันด้วยผลการวิจัยชิ้นสำคัญจากสวีเดน นักวิจัย 2 คน คือ ไมเคิล นิลส์สันกับจีออร์จ คุห์น แห่งมหาวิทยาลัยกอเทนเบิร์ก ทำการตรวจสอบข้อมูลของเด็กหนุ่มอายุ 18 ปีที่เข้ารับการทดสอบร่างกายก่อนการเกณฑ์ทหารจำนวนกว่า 1.2 ล้านคน หรือคิดเป็นร้อยละ 97 ของชายชาวสวีเดนทั้งหมดที่เกิดในช่วงปี 1950-1976

ยืดเส้นยืดสาย

ความสัมพันธ์ระหว่างไอคิวกับการออกกำลังกาย

เด็กหนุ่มเหล่านี้ต้องเข้ารับการทดสอบทางร่างกายและทำแบบทดสอบไอคิวก่อนการเกณฑ์ทหาร ซึ่งอย่างหลังนี้ใช้วัดความสามารถในการคิดอย่างเป็นเหตุเป็นผล ความสามารถทางภาษา และความฉลาดด้านมิติสัมพันธ์ ซึ่งผลการทดสอบทั้ง 2 แบบก็แสดงให้เห็นความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างสมรรถนะทางกายกับความฉลาด ยิ่งร่างกายฟิตมาก ไอคิวก็ยิ่งสูงตามไปด้วย

นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองสร้างสูตรคำนวณจากข้อมูลที่ได้ โดยสูตรนี้มีอยู่ว่า เมื่อชายที่มีน้ำหนักตัว 70 กิโลกรัมพัฒนาความฟิตของร่างกายจนทำให้เขาปั่นจักรยานออกกำลังกายสร้างพลังงานเพิ่มขึ้นได้ 12 วัตต์ ในทางทฤษฎีแล้วไอคิวของเขาจะเพิ่มขึ้น 1 คะแนน

เพื่อจะทดสอบทฤษฎีดังกล่าว นิลส์สันและคุห์นได้ขอผลการเรียนและคะแนนความฟิตของเด็กหนุ่มทุกคนเมื่อ 3 ปีก่อนหน้า ซึ่งเป็นเวลาที่ทุกคนเรียนจบชั้นมัธยมพอดี เมื่อนำข้อมูลมาศึกษาก็พบว่าเด็กหนุ่มที่พัฒนาความฟิตของร่างกายขึ้นในช่วง 3 ปีที่ผ่านมาจะมีสติปัญญาดีขึ้นด้วย ส่วนผู้ที่ฟิตน้อยลงไอคิวก็จะลดลงด้วยเช่นกัน นอกจากนี้ ผลการศึกษายังชี้ด้วยว่าผู้ที่พัฒนาร่างกายจนฟิตกว่าเดิมสามารถเพิ่มไอคิวของตัวเองได้อย่างไม่จำกัด ดังนั้น โดยทฤษฎีแล้วเราควรจะเพิ่มไอคิวของตัวเองได้โดยไม่มีที่สิ้นสุดตราบใดที่ยังไม่หยุดพัฒนาความฟิตของร่างกาย

แต่เมื่อพวกเขานำข้อมูลไอคิวและความแข็งแรงของกล้ามเนื้อมาเปรียบเทียบกันกลับได้ผลลัพธ์ที่ต่างออกไปอย่างมาก โดยพบว่ามีแต่ชายที่ร่างกายอ่อนแอที่สุดเท่านั้นที่พอจะหวังได้ว่าตนจะฉลาดขึ้นได้ด้วยการบริหารกล้ามเนื้อเพราะการบริหารกล้ามเนื้อช่วยให้ไอคิวเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ดังนั้นถ้าอยากจะเพิ่มสมรรถนะของสมองแล้วละก็จงออกกำลังกายให้ชีพจรเต้นแรงขึ้นจะได้ผลดีกว่าลงแรงและเวลาไปกับการยกน้ำหนักเพิ่มขนาดของกล้าม

ยังมีการทดลองอีกหลายครั้งที่แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างการฝึกร่างกายกับสมรรถนะทางสมอง แม้ขอบเขตการวิจัยจะแคบกว่าของนิลส์สันกับคุห์น แต่มีการควบคุมตัวแปรที่ดีกว่าการทดลองส่วนใหญ่มุ่งวัดผลของการออกกำลังกาย โดยให้ผู้ร่วมการทดลองซึ่งมีตั้งแต่เด็กๆ ไปจนถึงผู้สูงอายุออกกำลังกายจนชีพจรเต้นในช่วงร้อยละ 60-75 ของอัตราการเต้นสูงสุดของหัวใจอยู่ระยะหนึ่ง ซึ่งอาจใช้วิธีเดินเร็วหรือวิ่งเหยาะๆ ก็ได้ นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันรายงานว่าผู้สูงอายุที่ร่างกายฟิตจะมีสมาธิดีขึ้นและสามารถหาคำตอบของโจทย์เชิงตรรกะได้ถูกต้อง ซึ่งน่าจะเป็นผลมาจากศูนย์การทำงานบางอย่างสมองของผู้สูงอายุที่ออกกำลังกายจะทำงานมากขึ้นระหว่างที่ผู้สูงอายุเหล่านั้นทำโจทย์ดังกล่าว

การศึกษาของแคทเธอรีน เดวิส แห่งวิทยาลัยแพทยศาสตร์จอร์เจีย สหรัฐอเมริกา เมื่อปี 2011 ได้ข้อสรุปว่าการออกกำลังกายทำให้ศูนย์ควบคุมการทำงานบางอย่างในสมองทำงานด้วยสมรรถนะสูงสุด เดวิสพิสูจน์ให้เห็นว่าเด็กวัย 7-11 ปีที่ออกกำลังกายมาระยะหนึ่งก่อนทำแบบทดสอบไอคิวจะได้คะแนนดีกว่าเด็กอื่นราวร้อยละ 4 โดยก่อนวันทดสอบเดวิสได้ให้เด็กกลุ่มหนึ่งเข้าโปรแกรมออกกำลังกายวันละ 40 นาทีทุกวัน เป็นเวลา 13 สัปดาห์ติดต่อกัน และจัดให้มีการแข่งขันกีฬา เช่น วิ่งแข่ง เล่นฟุตบอล และบาสเกตบอลด้วย

หลังจากผลงานวิจัยของเดวิสได้รับการตีพิมพ์ก็มีนักวิทยาศาสตร์ชาติเดียวกันเผยแพร่ผลการวิจัยที่ชี้ว่าการออกกำลังกายช่วยพัฒนาสมรรถนะของสมองได้จริง แม้จะไม่ได้ทำต่อเนื่องกันนานๆ การศึกษาของชาร์ลส์ ฮิลแมน แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ วิทยาเขตเออร์บานา-แชมเปญชี้ว่าการให้เด็กๆ เดินออกกำลัง 20 นาทีก่อนการทดสอบอ่านก็เพียงพอที่จะทำให้เด็กทำคะแนนได้ดีขึ้นถึงร้อยละ 5

ในปี 2010 ฮิลแมนกับเพื่อนนักวิจัยชื่อลอร่า แชดด็อก พบว่าผลของการออกกำลังกายทำให้สมองมีขนาดใหญ่ขึ้น นักวิจัยทั้งสองใช้เครื่องสแกนคลื่นแม่เหล็กสะท้อนวัดขนาดของส่วนประกอบต่างๆ ในสมองส่วนที่เรียกว่าเบซัล แกงเกลีย (basal ganglia) ซึ่งทำหน้าที่ประสานการทำงานของสมองส่วนต่างๆ ที่ควบคุม

การตัดสินใจและการเคลื่อนไหวของร่างกาย การศึกษาครั้งนี้ทำกับเด็กวัย 10 ปีที่แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มตามสภาพความฟิตของร่างกายและพบว่าเด็กที่ร่างกายแข็งแรงจะมีสมองส่วนเบเซิล แกงเกลีย 3 ใน 4 ส่วนใหญ่กว่าเด็กกลุ่มที่ความฟิตต่ำ นอกจากนี้เด็กที่มีสมรรถนะทางกายดียังมีโครงสร้าง 1 ใน 4 ส่วนของสมองส่วนนี้ใหญ่กว่าเด็กอีกกลุ่มถึงร้อยละ 22

นอกจากความฟิตของร่างกายจะมีผลต่อขนาดและสมรรถนะของสมองเด็กแล้ว สภาพร่างกายที่ดียังส่งผลดีต่อความจำของผู้สูงอายุด้วย ในผู้สูงอายุ สมองส่วนฮิปโปแคมปัสจะมีขนาดเล็กลงตามวัยที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความจำเสื่อมลงตามไปด้วย ในการศึกษาที่สหรัฐอเมริกา เมื่อปี 2009 นักวิจัยทำการทดสอบความฟิต ทางร่างกายของผู้สูงอายุที่ไม่เป็นโรคสมองเสื่อมและพบว่าความฟิตของร่างกายมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับความจำและขนาดของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส

อาร์เธอร์ เครเมอร์ แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เป็นผู้ทำการวิจัยดังกล่าว เขาพบว่าผู้เข้ารับการทดสอบที่มีคะแนนความฟิตทางกายต่ำที่สุด (13) มีขนาดของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสเล็กเพียงครึ่งหนึ่งของผู้สูงอายุที่ได้คะแนนความฟิตสูงสุด (35) โดยขนาดของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสนี้ยังมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับความสามารถในการจำของบุคคลนั้นอีกด้วย ดังจะเห็นได้จากการศึกษาที่ให้ผู้เข้าร่วมจำตำแหน่งของรูปสี่เหลี่ยมเล็กๆ ที่ปรากฏบนจอเพียงแวบเดียว ผลการทดสอบปรากฏว่าผู้ที่ได้คะแนนดีที่สุดคือผู้สูงอายุที่มีสมองส่วนฮิปโปแคมปัสใหญ่ที่สุดนั่นเอง โดยผู้สูงอายุเหล่านี้ตอบคำถามได้เร็วกว่าและจดจำตำแหน่งของรูปสี่เหลี่ยมบนจอได้มากกว่าคนที่เหลือ

มาออกกำลังกายกันเถอะ

ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ทราบแล้วว่าสมองของคนเรามีความยืดหยุ่นสูง มีการเปลี่ยนแปลงทุกครั้งที่เซลล์ประสาทสร้างจุดเชื่อมใหม่ขึ้นยึดเกาะกันและกัน และสมองบางส่วนก็มีขนาดใหญ่ขึ้นหรือเล็กลงได้ด้วย ความเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับการเรียนรู้ของมนุษย์และทุกครั้งที่เราเรียนรู้สิ่งใหม่ๆ หรือพัฒนาความสามารถใหม่ให้กับตัวเอง ความรู้ใหม่นี้จะถูกเก็บไว้ในสมองผ่านทางเซลล์ประสาทที่เจริญเติบโตและเปลี่ยนแปลงได้หลายแบบ

ในเมื่อสภาพร่างกายที่ฟิตมีส่วนช่วยเพิ่มสมรรถนะทางสมอง และสมรรถนะทางสมองก็มีความสัมพันธ์กับขนาดของศูนย์ควบคุมที่เกี่ยวข้องในสมองของเรา ก็น่าจะคาดได้ว่า การออกกำลังกายจะทำให้สมองเจริญเติบโตและมีขนาดเพิ่มขึ้น ในปี 2011 อาร์เธอร์ เครเมอร์ตัดสินใจทดสอบทฤษฎีดังกล่าวนี้กับคนวัยปลาย 60 จำนวน 120 คน ซึ่งไม่ออกกำลังกายและทำกิจกรรมทางกายไม่ถึงครึ่งชั่วโมงต่อวัน เขาแบ่งผู้สูงอายุเหล่านี้ออกเป็น 2 กลุ่ม กลุ่มละเท่าๆ กัน กลุ่มหนึ่งให้ออกกำลังกายด้วยการเดินเร็ววันละ 40 นาที

โดยระหว่างเดินต้องให้หัวใจเต้นเร็วประมาณร้อยละ 60-75 ของอัตราการเต้นสูงสุดของหัวใจ ส่วนอีกกลุ่มเป็นกลุ่มควบคุม ให้ทำเพียงแค่ยืดเส้นยืดสาย ฝึกการทรงตัว และบริหารด้วยการฝึกโยคะ ซึ่งไม่ทำให้ชีพจรเต้นเร็วขึ้น จากนั้นเขาใช้การตรวจด้วยเครื่องสแกนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าร่วมกับแบบทดสอบความจำตรวจสอบผลของการออกกำลังกายที่มีต่อสมองส่วนฮิปโปแคมปัส และความจำของผู้สูงอายุที่เข้าร่วมการทดลอง ผลลัพธ์ที่ออกมาเด่นชัดมาก โดยในกลุ่มควบคุมนั้นสมองส่วนฮิปโปแคมปัสมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ เพียงปีเดียวก็เล็กลงกว่าเดิมถึงร้อยละ 1.4 ส่วนกลุ่มที่ทำกิจกรรมเป็นประจำ สมองส่วนนี้มีขนาดใหญ่ขึ้นร้อยละ 2 นอกจากนี้ ผู้ที่สมองส่วนฮิปโปแคมปัสขยายตัวยังมีความจำดีขึ้น ส่วนผู้ที่สมองส่วนนี้มีขนาดเล็กลงในช่วง 1 ปีของการศึกษาก็จะมีความจำแย่ลงด้วย

ด้วยเหตุนี้จึงไม่มีข้อกังขาอีกต่อไปว่าการออกกำลังกายพอประมาณเพื่อเพิ่มความฟิตของร่างกายทำให้สมองเจริญเติบโตและมีสมรรถนะดีขึ้นจริงๆ แต่ยังมีคำถามอยู่ว่าการเติบโตของสมองนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร อาร์เธอร์ เครเมอร์ พยายามหาคำตอบด้วยการวัดปริมาณสารคล้ายฮอร์โมนที่เรียกว่า BDNF ในกระแส

โลหิตของผู้ร่วมการทดลอง BDNF ย่อมาจาก “brain-derived neurotrophic factor” ซึ่งหมายถึง สารในสมองที่ช่วยในการเจริญเติบโตและบำรุงรักษาตัวเองของเซลล์ประสาท สารชนิดนี้เกิดในสมองและคอยช่วยในการดำรงอยู่ของเซลล์ประสาท รวมทั้งการพัฒนาจากเซลล์ต้นกำเนิดเป็นเซลล์ประสาท “สมัยใหม่”

BDNF ทำงานหนักเป็นพิเศษในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส และมีความสำคัญต่อความจำ การขาดสารชนิดนี้มีความเกี่ยวข้องกับโรคภัยหลายชนิด เช่น โรคสมองเสื่อม อัลไซเมอร์ โรคซึมเศร้า และปัญหาด้านความจำ

อาร์เธอร์ เครเมอร์ พิสูจน์ให้เห็นว่าปริมาณ BDNF ในเลือดมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับขนาดของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส ในทำนองเดียวกับความสัมพันธ์ระหว่างความจำกับการออกกำลังกาย ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่า เมื่อร่างกายมีความฟิต สมองจะสร้าง BDNF ในปริมาณที่มากขึ้น ทำให้สมองส่วนฮิปโปแคมปัสมีขนาดใหญ่ขึ้น และความจำของบุคคลนั้นก็จะดีขึ้นตามไปด้วย แม้จะมีการศึกษาวิจัยอีกหลายชิ้นทั้งกับมนุษย์และสัตว์ที่พิสูจน์ให้เห็นว่าการทำกิจกรรมทางกายมากขึ้นทำให้สมองสร้างสาร BDNF ออกมามากขึ้น แต่เรายังไม่ทราบชัดว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น

นักวิทยาศาสตร์ค้นหาคำตอบจากสมอง

กล้ามเนื้อที่มีการทำงานก็หลั่งสารคล้ายฮอร์โมนที่เรียกว่า BDNF ออกมาเหมือนกัน แต่ BDNF ในกล้ามเนื้อทำหน้าที่กระตุ้นการเผาผลาญไขมัน และจะคงอยู่ในกล้ามเนื้อ ไม่ได้ถูกลำเลียงผ่านกระแสโลหิตไปยังสมอง ดังนั้น การทำงานของกล้ามเนื้อจึงไม่มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเติบโตของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส ในทางตรงกันข้าม มีการทดลองหลายครั้งที่แสดงให้เห็นว่าการทำกิจกรรมทางกายส่งผลให้ปริมาณ BDNF ในกล้ามเนื้อ เลือด และสมองเพิ่มขึ้น ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น แต่มีสัญญาณบ่งบอกว่ากล้ามเนื้อที่ทำงานเป็นประจำอาจทำให้ยีนในสมองผลิตสาร BDNF ออกมามากขึ้น

เฟอร์นานโด โกเมซ-ปินิญา แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส เป็นผู้ค้นพบความสัมพันธ์ดังกล่าวในการทดลองกับหนูเมื่อปี 2011 เขาให้หนูถีบจักรเป็นระยะทาง 1.5 กิโลเมตรทุกวัน และพบว่าการออกกำลังกายทำให้ยีนในสมองของหนูที่ทำหน้าที่สร้างสาร BDNF เกิดความเปลี่ยนแปลง มีการทำงานมากขึ้น ส่งผลให้ผลิต BDNF ได้มากขึ้น นอกจากนี้การออกกำลังกายยังทำให้ยีนดังกล่าวในสมอง “คลี่ออก” แทนที่จะม้วนตัวเข้า ทำให้กลไกในการถอดรหัสยีนสามารถทำงานได้

แม้นักวิทยาศาสตร์จะยังไม่รู้แจ้งว่าทำไมการออกกำลังกายจึงส่งผลดีทั้งต่อความจำและสติปัญญาของมนุษย์ทุกวัย แต่พวกเขาไม่สงสัยอีกต่อไปแล้วว่าการออกกำลังกายส่งผลเช่นนี้จริง ดังนั้นเราๆ ท่านๆ จึงไม่มีข้ออ้างที่จะหมกตัวอ่านหนังสืออยู่แต่ในบ้านด้วยความหวังว่าจะฉลาดขึ้นอีกต่อไป หากอยากให้สมองเปรื่องปราดฉับไวต้องออกไปวิ่งรอบบ้านหรือทำสวน เพราะการทำงานของร่างกายช่วยให้สมองทำงานได้ดีตามไปด้วยจริงๆ

ข้อมูล : นิตยสาร ไซแอนส์ อิลลัสเตรเต็ด

คุณอาจสนใจข่าวนี้

คุณอาจสนใจข่าวนี้