Effects of resistance exercise on prefrontal cortex oxygenation in healthy young adults: a controlled experimental study.

إن الدماغ البشري عضو متطلب للغاية. وعلى الرغم من أنه لا يشكل سوى جزء صغير من وزن الجسم، إلا أنه يستهلك كمية هائلة من طاقة الجسم والأكسجين لإبقائنا في حالة تفكير وتذكر واستجابة. ولتلبية هذا الطلب المستمر، يعتمد الدماغ على تدفق مستمر للدم عبر أوعيته، مما يوفر الأكسجين والجلوكوز الطازجين مع نقل الفضلات بعيداً. وهذا النظام الإمدادي ليس ثابتاً؛ بل يتغير ويتحول اعتماداً على ما يفعله الجسم. فعندما نمارس الرياضة، تطلب عضلاتنا المزيد من الدم، ويضخ قلبنا بقوة أكبر. ولكن ماذا يحدث لتدفق الدم إلى الدماغ خلال هذا الوقت؟ هل يحصل الدماغ على أقل مما يحتاج، أم أنه يجد وسيلة للحفاظ على إمداداته مستقرة؟ هذا السؤال مثير للاهتمام بشكل خاص عند النظر في تمارين المقاومة، مثل رفع الأثقال. فخلافاً للجري المستمر، الذي يحافظ على معدل ضربات القلب لفترة طويلة، يتضمن رفع الأثقال نوبات قصيرة ومكثفة من الجهد تليها فترات راحة وجيزة. وقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن هذا النوع من التمارين يمكن أن يسبب انخفاضاً مؤقتاً في سرعة تدفق الدم إلى الدماغ مباشرة بعد التمرين. والسؤال الكبير هو ما إذا كان هذا الانخفاض كافياً لحرمان الدماغ من الأكسجين، أو ما إذا كان لدى الدماغ خطة احتياطية للحفاظ على قدرته على التفكير سليمة.

لقد شرع فريق من الباحثين في استقصاء هذا اللغز تحديداً من خلال مراقبة ما يحدث داخل دماغ مجموعة من الشباب الأصحاء مباشرة بعد انتهائهم من جلسة رفع أثقال متوسطة الشدة. وقد ركزوا على القشرة أمام الجبهية، وهي منطقة في مقدمة الدماغ تعمل كمركز قيادة للمهام المعقدة مثل التركيز، واتخاذ القرارات، والتحكم في النزوات. ولمعرفة ما إذا كانت هذه المنطقة تحصل على كفايتها من الأكسجين، استخدم الباحثون تقنية غير جراحية تقيس كمية الأكسجين الموجودة في الأنسجة، بشكل مشابه لكيفية قياس جهاز قياس تأكسج النبض في الإصبع لمستوى الأكسجين في الدم، ولكنها موجهة نحو الجبهة. وقد قرنوا ذلك باختبار ذهني كلاسيكي يُعرف باسم "اختبار ستروب"، حيث يجب على الشخص تجاهل لون الحبر وتسمية الكلمة المكتوبة، حتى عندما لا يتطابق اللون مع الكلمة، مثل كلمة "أحمر" المطبوعة باللون الأزرق. ويُعرف هذا الاختبار بقدرته على تنشيط القشرة أمام الجبهية، مما يجعله وسيلة مثالية لمعرفة ما إذا كان الدماغ لا يزال يعمل بكامل طاقته.

تضمنت الدراسة ثمانية عشر رجلاً صحيحاً لديهم خبرة في تدريبات رفع الأثقال. وقسمهم الباحثون إلى مجموعتين؛ حيث قامت المجموعة الأولى بتمرين شاق يتكون من خمس مجموعات، كل مجموعة عشر تكرارات، على ثلاثة تمارين مختلفة: ضغط الصدر (البنش برس)، والتجديف بالمنحني (Bent-over row)، والقرفصاء (السكوات). لقد رفعوا أوزاناً ثقيلة بما يكفي لتكون تحدياً ولكن ليست مستحيلة، حيث تم تحديدها تحديداً عند خمسة وستين بالمائة من أقصى وزن يمكنهم رفعه لمرة واحدة فقط. أما المجموعة الأخرى، فقد جلست بهدوء لنفس المدة الزمنية، لتعمل كمجموعة ضابطة لإظهار ما يحدث عند عدم ممارسة الرياضة. وقبل التمرين، وبعد التمرين، وفي فترات زمنية خلال فترة الاستشفاء، خضع الرجال لاختبار "ستروب" بينما كان الباحثون يراقبون مستويات الأكسجين في الدماغ وسرعة تدفق الدم في شريان رئيسي يؤدي إلى الدماغ.

وكشفت النتائج عن انفصال مثير للاهتمام بين تدفق الدم وأكسجين الدماغ. فمباشرة بعد جلسة رفع الأثقال، انخفضت سرعة تدفق الدم في الشريان الرئيسي الذي يغذي الدماغ بشكل ملحوح، حيث انخفضت بنسبة سبعة عشر بالمائة تقريباً مقارنة بما قبل التمرين. وقد أكد هذا أن الجهد البدني المكثف قد قلل بالفعل من حجم الدم المتدفق إلى الرأس. ومع ذلك، وبالرغم من هذا الانخفاض في تدفق الدم، فإن مستويات الأكسجين في القشرة أمام الجبهية لم تنخفض، بل ظلت تماماً كما كانت قبل التمرين، مستقرة وثابتة. علاوة على ذلك، لم يتأثر أداء الرجال في الاختبار الذهني؛ فقد كانت سرعة استجابتهم ودقتهم في تسمية الألوان جيدة تماماً بعد رفع الأثقال الثقيلة كما كانت قبلها. ولم يظهر الرجال الذين جلسوا بهدوء أي تغيير في تدفق الدم أو أكسجين الدماغ، وهو أمر متوقع، ولكن حقيقة أن الممارسين للرياضة حافظوا على أكسجين الدماغ رغم انخفاض تدفق الدم كانت هي الاكتشاف الرئيسي.

يشير هذا الاكتشاف إلى أن الدماغ يمتلك آلية قوية لحماية إمدادات الأكسجين لديه حتى عندما يتباطأ التدفق العام للدم. ويبدو أنه بينما ينخفض "المرور العام" للدم إلى الدماغ بعد رفع الأثقال، لا يزال بإمكان الدماغ استخراج واستخدام الأكسجين الذي يحتاجه للحفاظ على كفاءة عمل القشرة أمام الجبهية. وقد لاحظ الباحثون أن هذه الحماية تبدو مرتبطة تحديداً بالتمارين متوسطة الشدة. فقد أظهرت دراسات سابقة على التمارين عالية الشدة جداً أن أكسجين الدماغ يمكن أن ينخفض، لكن هذه الدراسة تشير إلى أنه عند المستوى المتوسط، تكون أنظمة الدفاع في الدماغ كافية لمنع أي انخفاض في الأكسجين أو أي تراجع في الحدة الذهنية. لقد تمكن الرجال من التفكير بوضوح والتركيز مباشرة بعد تمرينهم، مما يشير إلى أن الانخفاض المؤقت في تدفق الدم لم يمس قدرتهم على معالجة المعلومات.

كما نظرت الدراسة في عوامل أخرى، مثل مستويات ثاني أكسيد الكربون في الدم وضغط الدم، لفهم سبب تباطؤ تدفق الدم. وبدا أن انخفاض تدفق الدم مرتبط بانخفاض ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي طبيعياً إلى تضيق الأوعية الدموية في الدماغ. ومع ذلك، وحتى مع انقباض هذه الأوعية، نجحت المنطقة المحلية من الدماغ المسؤولة عن المهمة الذهنية في الحفاظ على مستويات الأكسجين لديها. وهذا يعني أن الدماغ ليس مجرد مستقبل سلبي لتدفق الدم، بل يدير موارده بنشاط. وقد حرص الباحثون على ملاحظة أنه بينما تظهر البيانات هذين الأمرين يحدثان في نفس الوقت، فإن هذا لا يثبت أن أحدهما تسبب في الآخر، ولكن النمط واضح: ظل الدماغ مشبعاً بالأكسجين وظل العقل حاداً.

وفي الختام، تقدم هذه الأبحاث صورة مطمئنة لكيفية تفاعل الجسم والدماغ أثناء تدريبات القوة. فهي تظهر أنه بالنسبة للشباب الأصحاء، فإن جلسة رفع أثقال متوسطة لا تترك الدماغ يتلهف للحصول على الهواء أو يكافح من أجل التفكير. فالقشرة أمام الجبهية، وهي مقر الوظائف التنفيذية لدينا، تظل مزودة جيداً بالأكسجين حتى مع تباطؤ تدفق الدم إلى الرأس. وهذا يشير إلى أن الدماغ مرن للغاية، وقادر على الحفاظ على أدائه وحماية إمدادات الطاقة لديه أثناء الفترة التي تلي الجهد البدني مباشرة. وبالنسبة لأي شخص يتساءل عما إذا كان رفع الأثقال قد يجعله يشعر بالضبابية أو البطء مباشرة بعد جولة تمرين، فإن الأدلة تشير إلى العكس تماماً: يظل الدماغ مستعداً، متيقظاً، ومشبعاً بالأكسجين بالكامل.