Я приехал в Южную Африку по заданию журнала Outside, чтобы написать о нигилистических представлениях Тима Ноукса о мозге. Зацепкой для моей истории стал дебют американского бегуна Джоша Кокса в Comrades: он только что установил впечатляющий рекорд США на 50 км — 2:47:17. Я полагал, что если он справится с дистанцией, то он и Ноукс, который также был в Дурбане и смотрел соревнование, смогут помочь четче понять природу пределов организма, которые ему пришлось преодолеть. А если нет, история получится еще лучше. «Единственное, что гарантировано в подобном мероприятии, — это боль, — слишком пророчески сказал мне Кокс, когда мы встретились за кофе за день до гонки. — Вы должны поприветствовать ее и сказать: “Ну вот и ты, мой друг”». Однако надежды Кокса угасли всего через несколько миль после старта из-за постоянных приступов желудочных колик и диареи, и он вынужден был перейти на шаг. Каким бы знакомым ни был этот провал для марафонцев, это были не те пределы, о которых я надеялся написать (в конце концов эта история не сложилась).
Однако этот забег дал мне прекрасный повод совершить паломничество в один из храмов современной физиологии физической нагрузки: на следующий день я полетел на другой конец страны, чтобы провести неделю в лаборатории Ноукса в Университете Кейптауна. У шестидесятилетнего Ноукса были седеющие виски, почти постоянная ухмылка, выражающая всю гамму эмоций — от недоверия до восторга. Из офиса на четвертом этаже открывался вид, похожий на изображение с открытки, — легендарная Столовая гора. Вдоль стен стояли шкафы с музейной коллекцией спортивных сувениров: вырезки из журналов в рамках, подписанные джерси для регби, потрепанные старые кроссовки Onitsuka Tiger. В первый день мы проговорили четыре часа почти без остановки («Обычно я стараюсь не тратить время на ланч, — сказал он немного извиняющимся тоном, когда я предложил сделать перерыв. — Но вы можете прерваться, если хотите»), и он продолжил рассказывать о происхождении теории, известной как «теория центрального регулятора».
В своей основной лекции на конференции в Американском колледже спортивной медицины в 1996 году Ноукс утверждал, что концепция А. В. Хилла относительно VO2max в корне неверна: физическое истощение не является следствием неспособности сердца перекачивать достаточное количество кислорода к мышцам. Иначе, рассуждал он, само сердце и, возможно, мозг также будут испытывать недостаток кислорода, что приведет к катастрофическим последствиям. Он любил показывать знаменитую фотографию южноафриканского марафонца Джозии Тхагване, сделанную через несколько секунд после победы в Олимпийском марафоне 1996 года, где он бежал по дорожке рядом с серебряным призером Ли Бонг-Джу, которого опередил всего на три секунды. «Вы видите, что он не мертв? — говорил Ноукс, указывая на Ли. — И о чем это нам говорит? О том, что он мог бы бежать быстрее».
Но если представления Хилла о кислороде ошибочны, какова же альтернатива? Ноукс чувствовал, что без мозга здесь не обошлось, и в статье 1998 года он ввел понятие «центральный регулятор»[91], позаимствовав его у А. В. Хилла, использовавшего этот термин на семьдесят лет ранее. Но подробности не были ясны. В течение следующего десятилетия, работая с такими специалистами, как Алан Сен-Клэр Гибсон[92] (на тот момент сотрудник Университета Кейптауна), Фрэнк Марино[93] (Университет Чарльза Стерта в Австралии), а также с рядом других студентов и аспирантов его собственной лаборатории, он начал собирать целостную картину, основанную на двух ключевых утверждениях. Во-первых, ограничения, с которыми мы сталкиваемся во время упражнений, — это не следствие слабости мышц: они заранее устанавливаются мозгом, чтобы не дать организму достичь точки, в которой он не сможет нормально функционировать. Во-вторых, мозг налагает эти ограничения, контролируя, какая доля мышечных волокон задействована при данном уровне усилий (об этом мы подробно поговорим в главе 6).
Первое утверждение, которое Ноукс и его коллеги называют «упреждающим регулированием», довольно тонко. Стоит остановиться на нем и подробно его рассмотреть. Задолго до Ноукса исследователи предположили, что мозг воспринимает сигналы бедствия из других частей тела и прекращает все процессы, когда предупреждения превышают критический уровень. Классический пример — упражнения в жару: если вы бежите до изнеможения на дорожке в жаркой комнате, ваш мозг перестанет управлять мышцами, когда температура тела достигнет критического порога около 40°C[94]. Но Ноукс идет дальше, утверждая, что в реальных ситуациях, например во время пробежки на 10 км в жаркий день, мозг включается задолго до того, как вы достигнете этой критической температуры. Это не значит, что температура добирается до отметки 40°C и вы падаете: вы замедляетесь и бежите в темпе, который не дает температуре подняться до этой величины.
Самое спорное утверждение состоит в том, что этот инстинкт, включающийся, когда организм начинает сам регулировать темп, не полностью осознанный: мозг заставляет вас замедляться задолго до того, как вы окажетесь в реально тяжелом физиологическом состоянии. В экспериментах, проведенных под руководством Росса Такера — ученика Ноукса, — велосипедисты в случае высокой температуры с самого начала крутили педали медленнее[95]; что особенно важно, количество мышечных волокон, задействованных мозгом, также было меньше уже с первых минут. Причем они считали, что работают столь же усердно (согласно их собственной оценке уровня прилагаемых усилий), но в их ногах сокращалось меньше мышечных волокон благодаря осторожности их центрального регулятора. По мнению Такера (которое он озвучил во время моего визита в Кейптаун), разница между традиционным и новым взглядами на роль мозга заключается в том, что «они смотрят на выключатель, а мы — на регулятор силы света».
Легко заблудиться в чаще этих обсуждений. Во время визита в ЮАР я провел много времени со студентами, аспирантами и коллегами Ноукса, изучая различные свидетельства, которые подкрепляли их взгляд на участие мозга в установлении пределов выносливости. Были известны давнишние исторические аномалии, такие как загадочно низкий уровень лактата[96] у людей, которые доводили себя до изнеможения физической нагрузкой на больших высотах, вопреки тому, что предсказывала модель Хилла. Постоянно появлялись новые наблюдения: мгновенный прирост производительности, когда вы набираете в рот углеводный напиток[97], а затем обманываете мозг, выплевывая его; марафонцы, устанавливающие мировые рекорды, несмотря на предположительно критичный уровень обезвоживания[98]; воздействующие на мозг препараты[99], которые повышают выносливость без какого-либо воздействия на мышцы или сердце.
Но когда я спросил Ноукса о единственном наиболее убедительном доказательстве в пользу его теории, он без колебаний ответил: «Последний рывок». Как у участников гонки Comrades получается после 90 км ада ускориться на финише, чтобы проскочить его до двенадцати часов? Согласно традиционной физиологии, вы постепенно утомляетесь во время бега, поскольку мышечные волокна устают и запасы топлива заканчиваются. Но потом, когда конец уже виден, вы ускоряетесь. Очевидно, что ваши мышцы были способны двигаться быстрее и на предыдущих километрах, почему же они этого не сделали? «Это показывает, что наше понимание усталости совершенно неверно, — сказал Ноукс. — Должно быть, мозг сдерживает вас во время длительных усилий, а затем высвобождает последние резервы, когда вы почти на финише и опасность миновала».
Я всегда стараюсь оценивать научные теории беспристрастно, основываясь на фактах, а не историях из жизни. Но в данном случае, когда Ноукс заговорил, я непроизвольно закивал головой. Этот феномен был не просто знаком мне — он в некотором смысле стал моим заклятым врагом. В двадцать с небольшим, после того как меня несколько лет преследовали травмы, я увеличил дистанцию с 1500 до 5000 м. Но каждый раз, когда я бежал более длинную дистанцию, мой темп постепенно замедлялся ближе к концу, и тогда я пробегал последний — огненный — круг, заставляя всех (включая себя) размышлять о том, почему же я так замедлялся на предыдущих. Сначала я списывал это на неопытность, а потом на недостаток концентрации. Вероятно, оба объяснения отчасти справедливы, но мне казалось, что есть более глубокая проблема.
К тому времени, когда я пробежал 5000 м быстрее, чем когда-либо (это случилось в идеальный вечер в Пало-Альто в Калифорнии в 2003 году), я решил, что мне нужна новая ментальная стратегия: я притворюсь, что бегу только 4000 м, и не буду беспокоиться, если мне придется просто протрусить последний километр. Я хотел бежать каждый километр в темпе 2:45, и первые три я пробежал за 2:45, 2:45 и 2:47 соответственно. Момент истины наступил, когда я «встал на колени» и поклялся пройти четвертый километр что было сил, но мало-помалу я стал отставать от группы, с которой бежал. Очередной километр разочаровал — всего 2:53. Я просто не мог бежать быстрее, и когда начался последний километр, то мой темп еще замедлился. Я откусил больше, чем мог прожевать, и теперь расплачивался за это.
В большинстве гонок на стадионе судья обозначает начало заключительного четырехсотметрового круга, звоня в колокольчик над вашим ухом. Это удобный сигнал, как для собаки Павлова, который говорит вам: страдания почти закончились. И в тот вечер на Стэнфордском стадионе я снова почувствовал странное и знакомое превращение, происходящее в моих ногах, когда прозвенел колокол. Я обогнал десяток бегунов, промчавшись последний круг примерно за 57 секунд — на десять секунд быстрее своего среднего темпа на дистанции. На последнем километре я уложился в 2:42; это был самый быстрый километр, хотя я по-настоящему ускорился только на последнем круге. И — я не знаю, как еще это подчеркнуть, — я старался изо всех сил до предпоследнего круга. Подруга, которая пришла посмотреть, спросила, не пытаюсь ли я произвести на нее