چگونه فعالیت کودکی هزینه حرکت در بزرگسالی را کم می کند

تصور کنید در دوران رشد، وزن اضافه‌ای را با خود حمل کرده‌اید و در بزرگسالی می‌توانید همان وزن را با تلاش بسیار کم یا حتی بدون تلاش اضافی جابه‌جا کنید. این موضوع شبیه یک ترفند تمرینی به نظر می‌رسد، اما پژوهشگران دانشگاه پن‌استیت دقیقا همین اثر را در مرغ‌های شاخداری مشاهده کردند که در دوره رشد، بارهای سبک و کنترل‌شده‌ای روی پاهایشان حمل می‌کردند.

نیازهای فیزیکی در دوران رشد ممکن است اثری ماندگار بر میزان کارایی حرکت بدن بگذارند. در آزمایشی روی مرغ شاخدار، پرندگانی که در دوره رشد به‌طور منظم وزن اضافه حمل می‌کردند، بعدها تقریبا بدون افزایش هزینه انرژی با همان بار راه رفتند. 

پرندگان کوچک، پرسشی بزرگ

دانشمندان مدت‌ها تصور می‌کردند هزینه انرژی راه رفتن و دویدن برای یک بدن مشخص، عمدتا ثابت است. اگر بدن تغییر کند، این هزینه نیز به‌طور قابل پیش‌بینی تغییر می‌کند. اما اگر بدن در حال رشد بتواند در پاسخ به فشارهای تکرارشونده، سازوکار حرکتی خود را سازگار کند چه؟ همین پرسش، محرک یک آزمایش کنترل‌شده با ۱۲ مرغ شاخدار شد؛ پرنده‌ای دوپا که الگوی حرکت آن شباهت‌های مفیدی با سایر جانوران دوپا دارد.

این تیم جوجه‌ها را از دو هفتگی تا حدود ۱۶ هفتگی، زمانی که پرندگان به اندازه نزدیک به بلوغ رسیده بودند، دنبال کرد. شش پرنده در سراسر دوران رشد، نواری سربی روی یکی از پاهای خود داشتند که حدود ۴ درصد وزن بدنشان بود. شش پرنده گروه کنترل بدون بار اضافه رشد کردند. از هفته نهم به بعد، همه پرندگان روی تردمیل تمرین کردند تا پژوهشگران بتوانند راه رفتن پایدار را در شرایط آزمایشگاهی یکسان میان افراد مختلف مقایسه کنند.

انرژی چگونه اندازه‌گیری شد

در ۱۶ هفتگی، پژوهشگران مصرف اکسیژن، دی‌اکسید کربن و بخار آب را زمانی اندازه‌گیری کردند که پرندگان ایستاده بودند، به شکل عادی راه می‌رفتند و با وزن اضافه حرکت می‌کردند. یک محفظه متابولیک جریان‌گذر داده‌های لازم را فراهم کرد تا تبادل گازها برای هر وضعیت به میزان مصرف انرژی تبدیل شود. هزینه ایستادن در همه گروه‌ها یکسان بود. اما راه رفتن، داستان اصلی را نشان داد.

یوناس روبنسون، استاد کینزیولوژی در دانشگاه پن‌استیت، کنار تردمیل و محفظه متابولیکی که در مطالعه اخیر استفاده شد، خم شده است. تیم او دریافت که کار فیزیکی اضافی پرندگان در دوران رشد، در بزرگسالی به حرکتی با تلاش کمتر منجر شد؛ یافته‌ای که می‌تواند نشان دهد فعالیت در کودکی بر ظرفیت بزرگسالی در جانوران به‌طور کلی، از جمله انسان، اثر می‌گذارد. اعتبار تصویر: Jaydyn Isiminger / Penn State. Creative Commons

یک گروه هیچ جریمه انرژی نپرداخت

پرندگانی که برای نخستین بار با نوار پا روبه‌رو شدند، با جریمه انرژی مواجه شدند. آن‌ها برای راه رفتن با بار، در مقایسه با راه رفتن بدون بار، به حدود ۲۳ درصد توان متابولیک بیشتر نیاز داشتند. اما پرندگانی که در دوران رشد این نوار را پوشیده بودند، چنین جریمه قابل مقایسه‌ای نشان ندادند. در واقع، آن‌ها به‌طور میانگین هنگام راه رفتن با نوار، اندکی انرژی کمتری نسبت به زمان راه رفتن بدون بار مصرف کردند.

این الگو نشان می‌دهد پرندگان در حال رشد، تغییراتی پایدار ایجاد کرده بودند که هزینه حمل وزن اضافه را کاهش می‌داد. این آزمایش سازوکارهای دقیق را مشخص نکرد. تغییرات آناتومیک، دگرگونی در عملکرد عضلات، تغییر وضعیت بدن یا هماهنگی بهتر حرکتی هرکدام می‌توانند نقش داشته باشند. تفکیک این عوامل به مطالعات بعدی با استفاده از فیزیولوژی عضله، ثبت حرکت و تحلیل اسکلتی نیاز دارد.

چرا این موضوع اهمیت دارد؟ زیرا حرکت انرژی مصرف می‌کند؛ انرژی‌ای که در غیر این صورت می‌توانست به رشد، عملکرد ایمنی، تولیدمثل یا تنظیم دمای بدن اختصاص یابد. حتی بهبودهای modest و محدود در اقتصاد حرکتی می‌تواند رفتار و احتمال بقا را در یک جانور تغییر دهد. بدن یک جانور جوان اگر یاد بگیرد کارآمدتر حرکت کند، می‌تواند انرژی ذخیره‌شده را به فرایندهای حیاتی دیگر اختصاص دهد.

پیامدهایی فراتر از مرغ شاخدار

آیا باید این یافته را به انسان تعمیم دهیم؟ احتیاط لازم است. پرندگان و انسان‌ها از نظر آناتومی و تاریخچه زندگی تفاوت دارند. با این حال، این مطالعه یک نمونه روشن ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد فشارهای مکانیکی در سال‌های اولیه زندگی می‌توانند بودجه انرژی حرکت را در بزرگسالی تغییر دهند. اگر همین اصل در انسان نیز صدق کند، فعالیت بدنی در کودکی ممکن است هزینه ادراک‌شده ورزش را در سال‌های بعد کاهش دهد و به شکستن چرخه‌های کم‌تحرکی کمک کند.

به روان‌شناسی تلاش توجه کنید. افراد اغلب از فعالیت‌هایی که پرهزینه و سخت احساس می‌شوند دوری می‌کنند. اگر کاهش فعالیت در سال‌های اولیه زندگی هزینه انرژی حرکت را در بزرگسالی افزایش دهد، این بزرگسالان ممکن است ورزش را ناخوشایندتر بدانند و در نتیجه کمتر ورزش کنند؛ روندی که افت آمادگی جسمانی را تقویت می‌کند. در مقابل، بازی‌های دوران کودکی که بارها اندام‌ها را به چالش می‌کشند، می‌توانند بهبودهای پایدار در کارایی ایجاد کنند و باعث شوند حرکت کم‌فشارتر و ورزش دسترس‌پذیرتر به نظر برسد.

تیم پن‌استیت با احتیاط به نتایج نگاه می‌کند. حجم نمونه کوچک بود، بار اضافه سبک بود و مطالعه سازوکارها را به‌طور قطعی روشن نکرد. اما یافته‌ها پرسش‌های تازه‌ای مطرح می‌کنند: کدام بافت‌ها در دوران رشد بازسازی می‌شوند تا اقتصاد حرکتی پایدار ایجاد کنند؟ چه مقدار فعالیت و چه نوع فعالیت‌هایی برای آغاز سازگاری لازم است؟ آیا پنجره‌های حساس رشدی وجود دارد که بدن در آن‌ها بیشترین پاسخ‌دهی را دارد؟

دیدگاه کارشناس

دکتر مایا چن، بیومکانیک‌دان و مدرس ارشد علوم حرکت انسان، می‌گوید: «این مطالعه یک دستگیره آزمایشی کم‌نظیر برای بررسی انعطاف‌پذیری رشدی در حرکت به ما می‌دهد. یافته‌ها نشان می‌دهد چالش مکانیکی تکرارشونده می‌تواند در دستگاه عضلانی اسکلتی و سامانه عصبی حرکتی ثبت شود. برای انسان، این می‌تواند به این معنا باشد که بازی‌های هدفمند یا فعالیت‌های تحمل وزن در کودکی ممکن است تغییرات بلندمدتی در میزان دشوار احساس شدن راه رفتن و دویدن ایجاد کنند. ما به مطالعات طولی انسانی نیاز داریم تا بررسی کنیم آیا اثرات مشابه در طول رشد و در محیط‌های گوناگون ظاهر می‌شوند یا نه.»

نظر دکتر چن یک نکته کاربردی را بازتاب می‌دهد: سازگاری کاملا ژنتیکی یا تغییرناپذیر نیست. رفتار و محیط در دوران رشد می‌توانند عملکرد بلندمدت را شکل دهند. این ایده با پژوهش‌های گسترده‌تر درباره انعطاف‌پذیری رشدی هم‌خوان است؛ حوزه‌ای که نشان می‌دهد تجربه‌های اولیه زندگی ویژگی‌های بزرگسالی را در متابولیسم، ایمنی و شناخت تحت تاثیر قرار می‌دهند.

نتیجه‌گیری

آزمایش مرغ شاخدار فقط شگفت‌آور نیست. این پژوهش مسیر تازه‌ای برای اندیشیدن به این موضوع باز می‌کند که ورزش در نوجوانی و کودکی چگونه می‌تواند ظرفیت بزرگسالی را در سطح بنیادی انرژی تحت تاثیر قرار دهد. پیام اصلی ساده و کاربردی است: به نظر می‌رسد فشارهای مکانیکی تکرارشونده در دوران رشد می‌توانند هزینه مادام‌العمر حرکت را کاهش دهند. تبدیل این بینش به توصیه‌های انسانی به آزمایش‌های دقیق نیاز دارد، اما این چشم‌انداز که فعالیت‌های ساده کودکی بتوانند بار حرکت را در سال‌های بعد زندگی سبک‌تر کنند، برای فیزیولوژیست‌ها، متخصصان سلامت کودکان و برنامه‌ریزان سلامت عمومی ارزش توجه دارد.

پژوهش‌های آینده به نمونه‌های بزرگ‌تر، مقایسه میان گونه‌ها و مطالعات سازوکاری نیاز دارند که عضلات، تاندون‌ها و کنترل عصبی را بررسی کنند. تا آن زمان، مرغ‌های شاخدار به ما یادآوری می‌کنند که بدن‌ها به خاطر می‌سپارند در جوانی چگونه استفاده شده‌اند و همین حافظه می‌تواند هزینه سوخت هر قدم پس از آن را تغییر دهد.