ممکن است میزان انرژی مورد نیاز بدن برای حرکت در بزرگسالی تحت تأثیر میزان فعالیت شما در دوران کودکی باشد. مطالعه جدیدی که توسط محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا انجام شده نشان می‌دهد که فعالیت بدنی در اوایل زندگی می‌تواند اثرات ماندگاری بر کارایی حرکت داشته باشد. این دانشمندان با استفاده از پرندگان به عنوان مدل، اولین شواهد مستقیم را ارائه دادند که تجربیات در طول رشد می‌تواند نحوه صرف انرژی حیوانات هنگام حرکت در بزرگسالی را تغییر دهد.
به گفته یوناس روبنسون، استاد کینزیولوژی در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، توانایی حرکت کارآمد می‌تواند نقش مهمی در تکامل حیوانات داشته باشد. حیواناتی که برای فعالیت‌های ضروری مانند یافتن غذا، شکار و تولید مثل، انرژی کمتری صرف می‌کنند، منابع بیشتری در دسترس خواهند داشت. یافته‌ها، که در Proceedings of the Royal Society B, Biological Sciences منتشر شده است، نشان می‌دهد که تقاضای انرژی برای حرکت بیشتر از آنچه دانشمندان قبلاً تصور می‌کردند، قابل انطباق است.
برای بررسی این موضوع، محققان وزنه‌های کوچکی را به یک پای ماکیان غاز، پرندگانی که مانند انسان‌ها روی دو پا راه می‌روند، متصل کردند. آن‌ها می‌خواستند تعیین کنند که آیا حمل وزن اضافی در طول رشد، نحوه حرکت کارآمد پرندگان را پس از بلوغ تغییر می‌دهد یا خیر.
نتایج تفاوت چشمگیری را نشان داد. پرندگانی که با وزنه‌ها بزرگ شده بودند، می‌توانستند با بار اضافی بدون صرف انرژی اضافی راه بروند. در مقابل، پرندگانی که بدون وزنه‌ها بزرگ شده بودند، برای حمل همان بار به 23 درصد انرژی بیشتری نیاز داشتند.
روبنسون، نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: «این مطالعه نشان داد که چگونه بارگذاری اندام‌ها - اعمال استرس مکانیکی به بازوها یا پاها، معمولاً از طریق وزنه‌ها یا ورزش - در طول رشد می‌تواند به حیوان کمک کند تا در طول عمر در هنگام حرکت انرژی را ذخیره کند. این یکی از اولین مطالعاتی است که نشان می‌دهد تجربیات حیوانات در دوران جوانی می‌تواند بر میزان تلاش برای حرکت آن‌ها در بزرگسالی تأثیر بگذارد.»
چرا ورزش دوران کودکی برای سلامت طولانی‌مدت مهم است
اگرچه این آزمایش بر روی پرندگان انجام شده است، اما یافته‌ها سؤالات مهمی را در مورد فعالیت بدنی انسان مطرح می‌کند. یکی از فرضیه‌های علمی پذیرفته‌شده، این است که افراد تمایل دارند از حرکتی که از نظر جسمی طاقت‌فرسا یا نیازمند انرژی زیادی است، اجتناب کنند.
اگر فعالیت‌های اولیه بر کارایی حرکت در انسان‌ها همان‌طور که در این پرندگان تأثیر می‌گذارد، افرادی که در دوران کودکی کمتر فعال بوده‌اند، ممکن است برای انجام حرکات مشابه به انرژی بیشتری نیاز داشته باشند. این تلاش اضافی می‌تواند آن‌ها را از ورزش کردن باز دارد و به طور بالقوه الگوی بی‌تحرکی را تقویت کند.
روبنسون معتقد است که این یافته می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای بهداشت عمومی داشته باشد، به‌ویژه با توجه به اینکه کودکان امروزه به طور کلی کمتر از نسل‌های گذشته فعالیت بدنی دارند.
«به طور کلی، کودکان در ایالات متحده امروزه بسیار کمتر از نسل‌های گذشته فعال هستند. روبنسون گفت: این مطالعه نشان می‌دهد که ورزش بیشتر از طریق بازی و فعالیت بدنی در دوران کودکی می‌تواند برای افراد آسان‌تر کند تا فعال بمانند یا فعال شوند. اگر افراد برای حرکت به انرژی کمتری نیاز نداشته باشند، ورزش - و تمام فواید سلامتی آن - برای آن‌ها در دسترس‌تر خواهد بود. این می‌تواند پیامدهایی برای بسیاری از جنبه‌های رفاه ملت ما، از سلامت قلب تا سلامت روان داشته باشد.»
نحوه آزمایش محققان اثرات ورزش اولیه
این آزمایش 12 ماکیان غاز را از دو هفته‌ای تا 16 هفته‌ای، زمانی که پرندگان به اندازه کامل خود نزدیک می‌شدند، دنبال کرد.
نصف پرندگان نوارهای سربی را روی یک پا پوشیده بودند که وزن هر نوار 4 درصد وزن بدن پرنده بود. شش پرنده دیگر بدون هیچ وزن اضافی بزرگ شدند. به جز این تفاوت، تمام 12 حیوان شرایط زندگی و روتین‌های ورزشی یکسانی را تجربه کردند.
هنگامی که پرندگان به 9 هفته رسیدند، محققان آن‌ها را آموزش دادند تا روی تردمیل راه بروند.
در 16 هفته، تیم با استفاده از یک محفظه متابولیک جریان‌دار که به تردمیل متصل شده بود، مصرف انرژی آن‌ها را ارزیابی کرد. این تجهیزات میزان اکسیژن مصرف شده توسط هر پرنده را همراه با بخار آب و دی‌اکسید کربن آزاد شده اندازه‌گیری کرد. محققان می‌گویند این روش به عنوان استاندارد طلایی برای تعیین میزان انرژی مصرفی یک حیوان در یک فعالیت خاص در نظر گرفته می‌شود.
هر پرنده در سه شرایط آزمایش شد: ایستاده، راه رفتن روی تردمیل بدون وزن اضافی و راه رفتن در حالی که یک نوار وزنه به یک پا وصل بود. با مقایسه مصرف اکسیژن و تولید دی‌اکسید کربن در این شرایط، دانشمندان توانستند تعیین کنند که بار اضافی چگونه بر مصرف انرژی تأثیر می‌گذارد.
آموزش اولیه یک اثر شگفت‌انگیز در صرفه‌جویی در انرژی ایجاد کرد
محققان هیچ تفاوتی در مصرف انرژی زمانی که پرندگان ایستاده بودند، مشاهده نکردند. با این حال، پاسخ آن‌ها هنگامی که شروع به راه رفتن با وزنه‌ها کردند، به طور قابل توجهی تغییر کرد.
پرندگانی که در دوران رشد وزن حمل کرده بودند، 23 درصد افزایش در مصرف انرژی را در هنگام راه رفتن با بار اضافی در مقایسه با راه رفتن بدون آن تجربه کردند.
پرندگانی که در طول رشد وزن حمل کرده بودند، پاسخ بسیار متفاوتی نشان دادند. بدن آن‌ها به طور موثری سازگار شده بود که راه رفتن با بار اضافی به انرژی کمی کمتر از راه رفتن بدون آن نیاز داشت. این نتیجه غیرمنتظره تیم تحقیقات را شگفت‌زده کرد.
روبنسون گفت: «پرندگان آنقدر کارآمد شده بودند که برای حمل وزن به انرژی بیشتری نسبت به راه رفتن بدون وزن نیاز نداشتند.»
هنگامی که محققان دو گروه را با هم مقایسه کردند، یافته غیرمنتظره دیگری پدید آمد. به طور متوسط، پرندگانی که به حمل وزن در طول رشد عادت کرده بودند، برای راه رفتن با نوار خود به انرژی کمتری نسبت به پرندگان معمولی که بدون هیچ وزن اضافی راه می‌رفتند، نیاز داشتند.
این مشاهدات در کنار هم نشان می‌دهد که تجربیات در اوایل زندگی می‌تواند به طور قابل توجهی بر کارایی حرکت حیوانات در بزرگسالی تأثیر بگذارد.
«این نشان می‌دهد که حیوانات - و احتمالاً انسان‌ها - می‌توانند بر اساس تجربیات زندگی خود کارآمدتر شوند. بنابراین، هنگامی که انسان‌ها به طور منظم در دوران کودکی و نوجوانی ورزش می‌کنند، می‌تواند ظرفیت آن‌ها برای ورزش در طول زندگی‌شان را افزایش دهد.»
این یافته‌ها شواهد جدیدی را ارائه می‌دهد که فعالیت بدنی در دوران رشد می‌تواند اثرات ماندگاری بر انرژی مورد نیاز برای حرکت داشته باشد. اینکه آیا همین سازگاری‌ها در انسان‌ها نیز رخ می‌دهد یا خیر، باید تعیین شود، اما این تحقیق نشان می‌دهد که مکانیسم بالقوه‌ای وجود دارد که ورزش دوران کودکی می‌تواند به حمایت از فعالیت بدنی در مراحل بعدی زندگی کمک کند.
تیم تحقیقات و بودجه‌بندی
استیون پیازا، استاد کینزیولوژی در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، نیز در این تحقیق شرکت داشت، همراه با چندین دانشجوی کارشناسی ارشد فعلی و سابق که با پیازا و روبنسون همکاری می‌کردند.
دو نویسنده اصلی این مطالعه، تالایا جانسون و کاویا کاتوجام-دچن بودند. جانسون مدرک کارشناسی ارشد خود را در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا دریافت کرد و اکنون در حال تحصیل در مقطع دکتری در دانشگاه پنسیلوانیا است. کاتوجام-دچن مدرک دکتری خود را از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا دریافت کرد و در حال حاضر به عنوان دستیار تحقیقاتی در مهندسی زیستی و توانبخشی در دانشگاه کارولینای شمالی در چاپل هیل خدمت می‌کند.
همکاران دیگر شامل ایان دچن، که به عنوان کارشناس تحقیق در این پروژه کار می‌کرد و اکنون مهندس نرم‌افزار است، و روبرتو کاسترو، دانشجوی دکتری دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا که به طور مشترک توسط پیازا و روبنسون راهنمایی می‌شود، بودند.
این مطالعه توسط موسسه ملی آرتریت و بیماری‌های اسکلتی عضلانی، بخشی از موسسات ملی بهداشت، از طریق جوایز R21AR071588 و R01AR080711 تأمین مالی شد. محققان مسئولیت انحصاری محتوای این مطالعه را بر عهده دارند که لزوماً منعکس‌کننده مواضع رسمی موسسات ملی بهداشت نیست.