Как защитить мозг от гипоксии: влияние кислородного голодания на высоте

Во-первых, риск погибнуть действительно велик

Как правило, это происходит по независящим от альпиниста причинам.

Техника безопасности невероятно важна, но от схода лавины, например, ничего не спасёт. То же самое касается оползней, внезапной перемены погоды и т.д.

Именно поэтому люди в горах гибнут регулярно и независимо от того, профессионалы они или нет. Так что если СМИ в очередной раз кричат об очередной трагедии — делите на два. Подобные происшествия всегда являются стечением обстоятельств, часть из которых, увы, просто воля случая.

Во-вторых, отважных альпинистов атакует агрессивный ультрафиолет.

Солнце — штука агрессивная, особенно на высоте, но сегодня речь пойдёт вовсе не о пользе солнцезащитных кремов (про это расскажу как-нибудь в другой раз).

Сегодня поговорим о здоровье мозга

Процентное содержание кислорода в воздухе составляет около 21% [1].

Свежий горный воздух коварен, т.к. с набором высоты он становится всё более разреженным. На высоте 5000+ метров содержание кислорода падает наполовину — это примерная высота Эльбруса и Килиманджаро.

Высота вершины Эвереста — 8800+ метров. На этой отметке содержание кислорода составляет примерно треть от того, которое наблюдается непосредственно на уровне моря, поэтому начиная с семи тысяч метров альпинисты уже могут использовать кислородные баллоны.

Само собой, влияние недостатка кислорода на мозг изучалось и изучается наукой. Например, в рамках исследования [2] использовалась обеднённая дыхательная смесь с содержанием 10% кислорода (аналог нахождения на высоте 5000 м) в течение 90 минут.

В исследовании принимали участие университетские студенты, которые сдавали тесты на интеллект до и после исследования. И вот после полутора часов использования такой дыхательной смеси они интеллектуально замедлились до уровня «не способных к независимому существованию» людей.

То есть, если бы пожилой человек сдал тесты на когнитивные способности с таким результатом — он бы переехал в дом престарелых под круглосуточный надзор.

Впрочем, тесты показывали нормальные (или почти нормальные) значения, если подопытные в течение недели до этого принимали креатин по 20 г в день, четыре приёма по пять граммов. Вот такие нейропротекторные свойства.

20 граммов в день в течение недели — это, по сути, знакомая многим «фаза загрузки», позволяющая максимально пополнить запасы креатина в теле (и в мозге). Тот же эффект достигается при употреблении 3–5 г креатина в день в течение 28 дней [3].

Ну и вообще, безопасность и польза креатина для повышения силы, мощности и силовой выносливости уже доказана в сотнях исследований [4], [5]. Его положительное влияние на когнитивные способности вне экстремальных условий тоже известно [6], [7], [8]. Креатин может улучшать память и стимулировать мыслительный процесс у здоровых (в том числе пожилых, но без признаков деменции). А вот влияние на внимание, скорость речи, ментальную усталость остаются под вопросом, так как данные разнородны. Но креатин точно не ухудшает ситуацию. Также он снижает субъективное чувство усталости при физических нагрузках на фоне недосыпа [9], что тоже вписывается в рамки задачи.

Также из рабочих и полезных штук можно отметить старый добрый кофеин, который действительно эффективно борется с накоплением усталости центральной нервной системы [10]. Её стоит отличать от физической усталости, но как правило, она возникает как раз вследствие продолжительных физических и/или когнитивных нагрузок.

В следующем исследовании [11] оценивали влияние кофеина (5 мг/кг) на скорость движения глаз после трёхчасовой нагрузки (велосипед). Почему глаза? Потому что мышцы глаз очень трудно утомить по сравнению со скелетной мускулатурой, но на фоне накопления усталости ЦНС замедляется и движение глаз.

У подопытных без приёма кофеина движение глаз замедлилось на 8%, а у тех, кто его использовал, оно даже ускорилось на 11%, несмотря на нагрузку. 5 мг/кг — достаточно большая дозировка: в предтренировочных комплексах содержится 200–300 мг на порцию, в типичной банке энергетика (в зависимости от размера) — 75–180 мг , в кофе (в зависимости от сорта, концентрации, объёма) — 80–250 мг.

Кофеин не только безопасен для употребления на высоте, но и рекомендуется из-за своих стимулирующих свойств. Тем, кто его привычно употребляет, нет никаких причин для введения ограничений во время горного похода.

Традиционное сомнение в безопасности кофеина обусловлено двумя вещами:

• диуретическим эффектом, который на самом деле минимален — объём эвакуированной жидкости всегда меньше, чем количество употребленной кофеиносодержащей жидкости,
• краткосрочным подъёмом давления, с которым всё просто: если повышенное давление не тревожило вас в обычной жизни, то и наверху не потревожит. Если кофеина приходилось избегать и раньше, то не стоит экспериментировать с ним в горах [12].

Также из того, что показывает прикладную эффективность для физической (но не умственной) производительности в условиях недостатка кислорода, стоит отметить нитраты.

Не стоит пугаться, они содержатся естественным образом во многих растительных продуктах, например, в свёкле или в шпинате, но сейчас получили широкое распространение и в виде спортивных добавок (например, свекольного порошка — beetroot powder) [13], [14], [15].

Итоги

• Креатин безопасен, универсален и полезен во всех отношениях, в том числе для нормальной работы мозга
• Альпинисты, в силу своей специфики, находятся в группе риска
• Мы не знаем наверняка, способен креатин защитить мозг от длительного пребывания на высоте или нет. Однако, учитывая его безвредность и потенциальные плюсы во всех отношениях, стоит включить креатин в рацион на постоянной основе для когнитивного и физического здоровья/производительности
• Среднестатистический организм синтезирует около 1 г креатина в день самостоятельно. Ещё примерно 1 г поступает с пищей (при наличии в рационе мяса и рыбы). В случае вегетарианского и (особенно) веганского питания, эта цифра будет меньше. У альпинистов, как правило, рацион достаточно скудный, а нагрузки — значительные. Поэтому даже человеку неспортивному можно рекомендовать дополнить свой рацион 2–4 г креатина в день, а альпинисты смело могут увеличить его количество до стандартных спортивных 3–5 граммов в день. И добавить «загрузку» при необходимости
• Кофеин и все содержащие его напитки более чем уместны, т.к позволяют бороться с накоплением усталости центральной нервной системы.

Кстати, название поста — «Как не отупеть на высоте», а вы о чём подумали?

Список источников

1. Воздух — Википедия (2022)
2. Creatine Supplementation Enhances Corticomotor Excitability and Cognitive Performance during Oxygen Deprivation | Journal of Neuroscience (Turner, 2015)
3. Timing of Creatine Supplementation around Exercise: A Real Concern? — PMC (Ribeiro, 2021)
4. International Society of Sports Nutrition position stand: safety and efficacy of creatine supplementation in exercise, sport, and medicine (Kreider, 2017)
5. Effects of creatine supplementation on performance and training adaptations (Kreider, 2003)
6. Creatine Supplementation and Brain Health (Roschel, 2021)
7. Effects of creatine supplementation on cognitive function of healthy individuals: A systematic review of randomized controlled trials (Avgerinos, 2018)
8. Effects of creatine supplementation on memory in healthy individuals: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials (Prokopidis, 2022)
9. Effect of creatine supplementation and sleep deprivation, with mild exercise, on cognitive and psychomotor performance, mood state, and plasma concentrations of catecholamines and cortisol (McMorris, 2006)
10. Central nervous system fatigue — Wikipedia (2022)
11. (PDF) Fatigue related impairments in oculomotor control are prevented by caffeine (Connell, 2016)
12. (PDF) Caffeine at High Altitude: Java at Base Camp | ResearchGate (Hackett, 2010)
13. Marching to the Beet: The effect of dietary nitrate supplementation on high altitude exercise performance and adaptation during a military trekking expedition (Marshall, 2021)
14. Dietary nitrate reduces muscle metabolic perturbation and improves exercise tolerance in hypoxia (Vanhatalo, 2011)
15. Dietary nitrate improves muscle but not cerebral oxygenation status during exercise in hypoxia (Masschelein, 2012)