Įsivaizduokite, kad augdami nešiojote papildomą svorį ir, būdami suaugę, galite tą svorį judinti beveik be papildomų pastangų. Skamba kaip treniruočių triukas, tačiau Pensilvanijos valstijos universiteto (Penn State) tyrėjai rado būtent tokį efektą gvinėjos vištelėms, kurios vystymosi metu buvo auginamos su nedidele kojų apkrova.
Fizinės apkrovos augimo metu gali palikti ilgalaikį pėdsaką, kaip efektyviai kūnas juda. Eksperimente su gvinėjos vištelėmis paukščiai, reguliariai nešioję papildomą svorį vystymosi metu, vėliau ėjo su tuo svoriu beveik be papildomų energijos sąnaudų.
Maži paukščiai, didelis klausimas
Mokslininkai ilgą laiką manė, kad ėjimo ir bėgimo energijos sąnaudos daugiausia yra nulemtos kūno savybių ir tam tikram kūnui iš esmės yra pastovios. Pakeitus kūną, galima nuspėjamai pakeisti ir sąnaudas. Tačiau kas nutiktų, jei formuojantis kūnui būtų suteikta galimybė prisitaikyti prie pastovių užduočių ir taip pakeisti judėjimo mechaniką? Šis klausimas paskatino valdomą eksperimentą su 12 gvinėjos vištelių — dviem kojom vaikštančiu paukščiu, kurio lokomotorika duoda naudingų paralelių kitiems bipedaliniams gyvūnams.
Komanda stebėjo viščiukus nuo dviejų savaičių amžiaus iki maždaug 16 savaičių, kai paukščiai artėjo prie suaugusio dydžio. Šeši paukščiai per visą vystymąsi nešiojo švino žiedą ant vienos kojos, sveriantį maždaug 4 procentus kūno masės. Šeši kontroliniai paukščiai augo be papildomos apkrovos. Nuo devintos savaitės visi paukščiai treniravosi ant bėgimo tako, kad tyrėjai galėtų palyginti pastovų ėjimą tarp individų identiškomis laboratorinėmis sąlygomis.
Kaip buvo matuojama energija
16 savaitę tyrėjai matavo deguonies suvartojimą, anglies dioksido kiekį ir vandens garus, kol paukščiai stovėjo, ėjo įprastu tempu ir ėjo su pridėtu svoriu. Pertekėjimo tipo metabolinė kamera suteikė duomenis, reikalingus konvertuoti dujų mainus į energijos sąnaudas kiekvienoje sąlygoje. Stovėjimas kainavo tiek pat abiejose grupėse. Tik ėjimas atskleidė tikrąją istoriją.
Jonas Rubenson, kinezologijos profesorius Pensilvanijos valstijos universitete, stovi prie bėgimo tako ir metabolinės kameros, naudotos neseniai atliktame tyrime. Jo komanda nustatė, kad papildomas fizinis darbas, kurį paukščiai atliko augdami, vėliau leido judėti su mažesnėmis pastangomis, o tai gali būti įrodymas, jog vaikystės aktyvumas veikia suaugusio gyvūno pajėgumus apskritai, įskaitant ir žmones. Nuotraukos šaltinis: Jaydyn Isiminger / Penn State. Creative Commons licencija
Viena grupei nepadidėjo energijos sąnaudos
Paukščiai, susidūrę su kojų žiedu pirmą kartą, patyrė energijos nuostolį. Eidami su apkrova jie reikėjo maždaug 23 procentų daugiau metabolinės galios nei be jos. Tačiau paukščiai, kurie nešiojo žiedą augimo metu, neturėjo tokio baudos pobūdžio. Iš tikrųjų vidutiniškai jie šiek tiek mažiau energijos sunaudojo eidami su žiedu nei eidami be apkrovos.
Toks modelis leidžia manyti, kad formuojantis kūnui įvyko ilgalaikiai pokyčiai, sumažinę papildomo svorio nešiojimo kainą. Eksperimentas neatskleidė tikslių mechanizmų. Anatomijos pokyčiai, pakeista raumenų funkcija, laikysenos korekcijos ar sudėtingesnė koordinacija — kiekvienas iš šių veiksnių galėtų prisidėti. Norint išskirti priežastis reikės papildomų tyrimų, naudojant raumenų fiziologiją, judesio fiksavimą ir kaulų analizę.
Kodėl tai svarbu? Kadangi judėjimas suvartoja energiją, kurią organizmas galėtų skirti augimui, imunitetui, dauginimuisi ar termoreguliacijai. Net nedideli pagerėjimai lokomocijos ekonomikoje gali pakeisti gyvūno elgesį ir išlikimo galimybes. Jauniklis, kurio kūnas išmoko judėti efektyviau, galėtų sutaupytą energiją paskirti kitoms gyvybiškai svarbioms funkcijoms.
Implikacijos už gvinėjos vištų ribų
Ar galime tai ekstrapoliuoti į žmones? Reikalingas atsargumas. Paukščiai ir žmonės skiriasi anatomija ir gyvenimo istorija. Vis dėlto tyrimas pateikia konkrečią demonstraciją, kad ankstyvos mechaninės apkrovos gali pakeisti suaugusio energijos biudžetą judėjimui. Jei ta pati prielaida galioja žmonėms, ankstyvas fizinis aktyvumas galėtų sumažinti vėlesnį suvoktą fizinio krūvio energijos kaštą ir taip padėti nutraukti neveiklumo grandines.
Apsvarstykime pastangų psichologiją. Žmonės dažnai vengia veiklų, kurios atrodo energijos sąnaudų reikalaujančios. Jei sumažėjęs ankstyvas aktyvumas padidina judėjimo energetinį kainą suaugusio amžiuje, tokie suaugusieji gali laikyti pratimus atgrasiais ir todėl mažiau sportuoti, taip dar labiau skatindami nusilpimą. Priešingai, vaikų žaidimai, kurie pakartotinai apkrauna galūnes, galėtų sukelti ilgalaikius efektyvumo padidėjimus, dėl kurių judėjimas taptų mažiau varginantis ir fizinis aktyvumas labiau prieinamas.
Pensilvanijos valstijos komanda elgėsi atsargiai. Imtis buvo maža, apkrova nedidelė, o tyrimas neišsprendė mechanizmų. Tačiau išvados kelia naujus klausimus: kurios audinių struktūros persitvarko augimo metu, kad atsirastų ilgalaikis ekonomikos pagerėjimas? Kiek ir kokio tipo veiklos reikia, kad įvyktų adaptacija? Ar egzistuoja kritiniai vystymosi langai, kai kūnas yra ypač jautrus?
Eksperto įžvalga
"Tyrimas suteikia retą eksperimentinį įrankį tirti lokomocijos vystymosi plastiką," sako dr. Maya Chen, biomechanikė ir vyresnioji lektorė žmogaus judėjimo moksle. "Jis rodo, kad pakartotinė mechaninė įtampa gali būti užkoduota raumenų, skeleto ir nervų sistemose. Žmonėms tai reikštų, kad tikslingas žaidimas ar apkrovą nešiojanti veikla vaikystėje galėtų sukelti ilgalaikius pokyčius, kaip brangiai atrodo ėjimas ir bėgimas. Reikia ilgalaikių žmogiškų tyrimų, kad būtų patikrinta, ar panašūs efektai pasireiškia augant ir įvairiose aplinkose."
Dr. Chen pastebėjimas atspindi praktišką mintį: adaptacija nėra vien genetinė ar nedominuojanti. Elgesys ir aplinka augimo metu gali formuoti ilgalaikę funkciją. Ši idėja dera su platesniais vystymosi plastikos tyrimais, kur ankstyvos patirtys formuoja suaugusių savybes medžiagų apykaitoje, imunitete ir kognityvume.
Išvados
Gvinėjos vištelių eksperimentas ne tik nustebina. Jis atveria kelią galvoti apie tai, kaip jaunystės fizinė veikla galėtų paveikti suaugusiųjų pajėgumą esminiu energetiniu lygiu. Pagrindinė žinia paprasta ir pritaikoma: pakartotinės mechaninės apkrovos augimo metu, atrodo, gali sumažinti viso gyvenimo judėjimo sąnaudas. Perkelti šią įžvalgą į žmones reikės kruopščių tyrimų, tačiau perspektyva, kad paprasti vaikystės užsiėmimai galėtų palengvinti judėjimą vėlesniame gyvenime, turėtų sudominti fiziologus, pediatrų sveikatos specialistus ir visuomenės sveikatos planuotojus.
Ateities darbams reikės didesnių imčių, tarp rūšių palyginimų ir mechanistinių studijų, kurios ištirtų raumenis, sausgysles ir nervų kontrolę. Kol kas gvinėjos vištelės primena, kad kūnai prisimena, kaip juos naudojo jaunystėje, ir kad ta atmintis gali pakeisti degalų sąskaitą už kiekvieną žingsnį nuo to laiko.
Palikti komentarą
Komentarai
Komentarų dar nėra. Būkite pirmas.