Атлетичный мозг. Как нейробиология совершает революцию в спорте и помогает вам добиться высоких результатов - Амит Кетвала

Когда мы собираемся обнаружить какие-либо объекты в поле зрения, наши действия подчинены определенной логике. Исследования показывают, что направление движения глаз зависит от наличия контекстуальных сигналов. Например, глядя на море, мы ищем серферов, а если смотрим на дорогу, то замечаем не асфальт, а машины. У спортсменов все точно так же: они усваивают специальные стратегии зрительного поиска в зависимости от того или иного вида спорта.

В научном журнале Nature были опубликованы результаты исследования, в котором участвовали три бэтсмена-крикетиста. Они отбивали мячи, выстреливаемые специальной пушкой, при этом движения глаз игроков фиксировались с помощью видеокамеры, закрепленной на голове каждого из спортсменов.[13] Все трое действовали одинаково: вначале они смотрели на точку подачи, откуда должен был вылететь мяч. Затем они практически сразу переводили взгляд туда, где должен был произойти отскок. После отскока мяча они следили за его движением примерно 200 миллисекунд, которых мозгу хватало, чтобы определить, куда в итоге прилетит мяч.

Бэтсмен, показавший наилучший результат, опережал движение мяча более значительно. У него уходило гораздо меньше времени на то, чтобы спрогнозировать место отскока, чем у наименее успешного игрока, который дольше следил за мячом после вылета из пушки. Этому игроку не удавалось справиться с более быстрыми подачами, потому что, пока он думал, куда полетит мяч, тот уже успевал отскочить от земли.

Для серии экспериментов с участием Криштиану Роналду и Энди Ансы был поставлен еще один опыт. Футболистам на голову надели небольшую конструкцию, состоящую из видеокамеры и двух зеркал, чтобы регистрировать движения их глаз. Затем Ронадлу дали мяч и попросили контролировать его, не позволяя Ансе его отобрать. Пока нападающий Real в течение пяти секунд удерживал мяч, используя резкие обманные движения, финты и приемы, инфракрасная камера фиксировала малейшие движения его глаз. Далее эту запись при помощи специальной программы совместили с видеопотоком с фронтальной камеры и получили точную картину того, куда был направлен взгляд спортсмена в каждый конкретный момент. Результаты поразили ученых.

За восемь секунд Криштиану совершил 13 обманных движений, и, притом что он часто переводил взгляд на мяч, его глаза постоянно контролировали ситуацию, глядя то на соперника, то на окружавшее его пространство, чтобы спланировать дальнейшие действия. Взгляд Роналду перемещался резко, четко и выверенно, в то время как глаза Ансы бегали, по его собственному признанию, «как шарик в ейнтболе». Криштиану предугадывал дальнейшие движения соперника, следя за его ступнями и бедрами.

«Роналду настоящий специалист по части футбола, — делится впечатлениями от эксперимента спортивный психолог и руководитель эксперимента Зои Уилмхерст. — Если сравнивать с процессом изучения языка, сначала идет наработка базовых выражений, потом усвоение основных грамматических правил (в данном случае навыков владения мячом) и затем использование их на практике, то есть в игре. Со временем, когда накоплен определенный практический опыт, о правилах уже не вспоминаешь».

Мозгу теннисиста, готовящегося принять первую подачу соперника, за полсекунды необходимо успеть совершить три действия. Во-первых, он должен почувствовать приближение объекта, летящего с угрожающе высокой скоростью. Во-вторых, ему необходимо опознать этот объект и определить наиболее вероятную траекторию его движения. И в-третьих, выбрать оптимальный алгоритм ответных действий, для чего попутно нужно преодолеть инстинктивное стремление уклониться от опасного объекта и запустить идеально согласованный процесс реагирования с целью переправить указанный объект через сетку таким образом, чтобы выиграть розыгрыш.

За последние 25 лет мы значительно продвинулись в понимании того, как происходит научение мозга спортсмена подобным навыкам. Это стало возможным благодаря технологии фМРТ (функциональной магнитно-резонансной томографии). Обычная МРТ позволяет оценить состояние суставов и органов или увидеть внутреннюю структуру мозга за счет использования мощного магнитного поля. Функциональная МРТ дает возможность измерить приток крови к отдельным участкам головного мозга практически в реальном времени.

Когда у человека активна та или иная область мозга, находящиеся в ней нейроны усиленно расходуют глюкозу и кислород, что заставляет организм увеличивать приток богатой кислородом крови в эту область. Такая кровь, только что прошедшая через легкие, отличается по своим магнитным свойствам от бедной кислородом, и это отличие как раз и видно на аппарате фМРТ. То есть, если поместить человека в аппарат и дать ему задание, предполагающее некую мыслительную деятельность, можно увидеть участки мозга, которые активируются во время выполнения задания.

Это нельзя назвать прямым наблюдением нейронной активности, поскольку усиление кровотока происходит лишь через пару секунд после собственно возбуждения нервных клеток. Кроме того, изображения, получаемые на аппарате фМРТ, пока недостаточно четкие, чтобы можно было различить объекты в масштабе размера нейронов. Однако на сегодняшний день это наиболее совершенная технология, позволяющая получить наглядное представление о локализации и ходе различных процессов внутри головного мозга.

К технологии фМРТ обратился Брюс Абернети, который в сотрудничестве с коллегами из Университета Брунеля в Лондоне изучал функционирование мозга на примере профессиональных бадминтонистов. Чтобы понять, какие участки отвечают за вероятностное прогнозирование, ученые провели сканирование мозга спортсменов, которым в этот момент демонстрировали короткие видео, снятые во время выполнения различных ударов. Непосредственно перед касанием ракеткой волана видео обрывались, и испытуемым предлагалось определить, в какую часть корта упадет волан. Эксперимент показал, что у опытных игроков наблюдается повышенная мозговая активность в тех участках мозга, которые ответственны за наблюдение и понимание действий других людей.

Согласно одной из возможных интерпретаций полученных результатов, такая активность означает, что мозг достраивает картинку и создает своеобразную «внутреннюю модель», предположение о дальнейшем развитии событий на основании действий соперника. Более опытные спортсмены строят более точные предположения, и эта разница в классе игроков видна не только на площадке, но и на мониторе томографа.

Спустя несколько лет исследователи в том же составе провели аналогичный эксперимент уже с участием футболистов, которым показывали видео с бегущим на них соперником с мячом. Запись останавливали перед тем, как соперник выполнял финт, а испытуемые должны были определить, в какую сторону он двинется. Чем дальше до начала финта останавливали видео, тем больше была разница в степени нейронной активности между полупрофессиональными спортсменами и новичками.

Среди нервных клеток головного мозга существуют так называемые зеркальные нейроны, которые задействованы в подобном способе научения. Их открыли случайно в начале 1990-х.[14] Группа итальянских ученых, занимавшихся исследованием головного мозга приматов, обнаружила, что когда макака берет рукой что-то съедобное и когда она видит человека, делающего то же самое, у нее возбуждается одна и та же совокупность нейронов. Позже наличие зеркальных нейронов было подтверждено у человека: выяснилось, что наш мозг демонстрирует одинаковый характер активности как при выполнении определенных действий, так и при наблюдении за выполнением тех же действий другим в режиме видеоигры.