Efectos neurobiológicos del ejercicio físico
Los efectos neurobiológicos del ejercicio físico son numerosos e implican una amplia gama de efectos interrelacionados sobre la estructura cerebral, la función cerebral y la cognición. Una gran cantidad de investigaciones en humanos ha demostrado que el ejercicio aeróbico constante (por ejemplo, 30 minutos todos los días) induce mejoras persistentes en ciertas funciones cognitivas, alteraciones saludables en la expresión génica en el cerebro, y formas beneficiosas de neuroplasticidad y plasticidad conductual;
Algunos de estos efectos a largo plazo incluyen: aumento del crecimiento neuronal, aumento de la actividad neurológica (p. ej., señalización de c-Fos y BDNF ), mejora de la capacidad de afrontamiento del estrés, mayor control cognitivo del comportamiento, mejor memoria declarativa, espacial y funcional, y mejoras estructurales y funcionales en las estructuras y vías cerebrales asociadas con el control cognitivo y la memoria.
Los efectos del ejercicio en la cognición tienen implicaciones importantes para mejorar el rendimiento académicoen niños y estudiantes universitarios, mejorar la productividad de los adultos, preservar la función cognitiva en la vejez, prevenir o tratar ciertos trastornos neurológicos y mejorar la calidad de vida en general.
En adultos sanos, se ha demostrado que el ejercicio aeróbico induce efectos transitorios en la cognición después de una sola sesión de ejercicio y efectos persistentes en la cognición después del ejercicio regular en el transcurso de varios meses. Las personas que realizan ejercicio aeróbico regularmente (por ejemplo, correr, trotar, caminar a paso ligero, nadar y andar en bicicleta) tienen puntajes más altos en la función neuropsicológica y las pruebas de rendimiento que miden ciertas funciones cognitivas, como el control de la atención, el control inhibitorio, la flexibilidad cognitiva, la memoria de trabajo de actualización y de la capacidad, la memoria declarativa,memoria espacial y velocidad de procesamiento de información.
Los efectos transitorios del ejercicio sobre la cognición incluyen mejoras en la mayoría de las funciones ejecutivas (por ejemplo, atención, memoria de trabajo, flexibilidad cognitiva, control inhibitorio, resolución de problemas y decisión hacer) y velocidad de procesamiento de la información por un período de hasta 2 horas después del ejercicio.
El ejercicio aeróbico induce efectos a corto y largo plazo sobre el estado de ánimo y los estados emocionales al promover el afecto positivo, inhibir el afecto negativo y disminuir la respuesta biológica al estrés psicológico agudo. A corto plazo, el ejercicio aeróbico funciona como antidepresivo y euforizante, mientras que el ejercicio constante produce mejoras generales en el estado de ánimo y la autoestima.
El ejercicio aeróbico regular mejora los síntomas asociados con una variedad de trastornos del sistema nervioso central y puede usarse como una terapia complementaria para estos trastornos. Existe evidencia clara de la eficacia del tratamiento con ejercicios para el trastorno depresivo mayor y el trastorno por déficit de atención e hiperactividad.
La Academia Americana de Neurología ‘s guía de práctica clínica para el deterioro cognitivo leve indica que los médicos deben recomendar el ejercicio regular (dos veces por semana) a individuos que han sido diagnosticado con esta condición.Las revisiones de la evidencia clínica también respaldan el uso del ejercicio como terapia complementaria para ciertos trastornos neurodegenerativos, particularmente la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson.
El ejercicio regular también se asocia con un menor riesgo de desarrollar trastornos neurodegenerativos. Una gran cantidad de evidencia preclínica y evidencia clínica emergente respalda el uso del ejercicio como una terapia complementaria para el tratamiento y la prevención de las drogadicciones. El ejercicio regular también se ha propuesto como una terapia complementaria para los cánceres cerebrales.
Efectos a largo plazo
Neuroplasticidad
La neuroplasticidad es el proceso por el cual las neuronas se adaptan a una alteración con el tiempo, y con mayor frecuencia ocurre en respuesta a la exposición repetida a estímulos. El ejercicio aeróbico aumenta la producción de factores neurotróficos (p. Ej., BDNF, IGF-, VEGF ) que median las mejoras en las funciones cognitivas y diversas formas de memoria al promover la formación de vasos sanguíneos en el cerebro, la neurogénesis adulta, y otras formas de neuroplasticidad.El ejercicio aeróbico constante durante varios meses induce mejoras clínicamente significativas en las funciones ejecutivas y un mayor volumen de materia gris en casi todas las regiones del cerebro, con los aumentos más marcados en las regiones cerebrales que dan lugar a funciones ejecutivas.
Las estructuras cerebrales que muestran las mayores mejoras en el volumen de materia gris en respuesta al ejercicio aeróbico son la corteza prefrontal, el núcleo caudado y el hipocampo;Se producen incrementos menos significativos en el volumen de la materia gris en la corteza cingulada anterior, la corteza parietal, el cerebelo y el núcleo accumbens.
La corteza prefrontal, el núcleo caudado y la corteza cingulada anterior se encuentran entre las estructuras cerebrales más importantes en los sistemas de dopamina y noradrenalina que dan lugar al control cognitivo. La neurogénesis inducida por el ejercicio (es decir, los aumentos en el volumen de materia gris) en el hipocampo se asocia con mejoras medibles en la memoria espacial.
SuperiorLos puntajes de aptitud física, medidos por el VO 2 máx., están asociados con una mejor función ejecutiva, una velocidad de procesamiento de información más rápida y un mayor volumen de materia gris del hipocampo, el núcleo caudado y el núcleo accumbens. El ejercicio aeróbico a largo plazo también se asocia con cambios epigenéticos beneficiosos persistentes que resultan en un mejor manejo del estrés, una mejor función cognitiva y una mayor actividad neuronal ( señalización de c-Fos y BDNF ).
Crecimiento estructural
Las revisiones de los estudios de neuroimagen indican que el ejercicio aeróbico constante aumenta el volumen de materia gris en casi todas las regiones del cerebro, con aumentos más pronunciados en las regiones del cerebro asociadas con el procesamiento de la memoria, el control cognitivo, la función motora y la recompensa;
Las ganancias más prominentes en el volumen de materia gris se observan en la corteza prefrontal, el núcleo caudado y el hipocampo, que apoyan el control cognitivo y el procesamiento de la memoria, entre otras funciones cognitivas.Además, las mitades izquierda y derecha de la corteza prefrontal, el hipocampo y la corteza cingulada parecen estar más funcionalmente interconectadas en respuesta al ejercicio aeróbico constante.
Tres revisiones indican que las mejoras marcadas en el volumen de materia gris prefrontal e hipocampal ocurren en adultos sanos que realizan ejercicio de intensidad media durante varios meses. Otras regiones del cerebro que demuestran ganancias moderadas o menos significativas en el volumen de materia gris durante la neuroimagen incluyen la corteza cingulada anterior, la corteza parietal, el cerebelo ynúcleo accumbens.
Se ha demostrado que el ejercicio regular contrarresta el encogimiento del hipocampo y el deterioro de la memoria que ocurre naturalmente al final de la edad adulta. Los adultos sedentarios mayores de 55 años muestran una disminución de 1 a 2% en el volumen del hipocampo anualmente. Un estudio de neuroimagen con una muestra de 120 adultos reveló que participar en ejercicio aeróbico regular aumentó el volumen del hipocampo izquierdo en un 2,12% y el hipocampo derecho en un 1,97% durante un período de un año.
Los sujetos en el grupo de estiramiento de baja intensidad que tenían niveles de condición física más altos al inicio mostraron una menor pérdida de volumen del hipocampo, lo que proporciona evidencia de que el ejercicio protege contra el deterioro cognitivo relacionado con la edad.En general, las personas que hacen más ejercicio durante un período determinado tienen mayores volúmenes del hipocampo y una mejor función de la memoria.
También se ha demostrado que el ejercicio aeróbico induce el crecimiento de los tractos de sustancia blanca en el cuerpo calloso anterior, que normalmente se encoge con la edad.
Las diversas funciones de las estructuras cerebrales que muestran aumentos inducidos por el ejercicio en el volumen de materia gris incluyen:
Cortezas cinguladas prefrontal y anterior : necesarias para el control cognitivo de la conducta, en particular: memoria de trabajo, control atencional, toma de decisiones, flexibilidad cognitiva, cognición social y control inhibitorio de la conducta; implicado en el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) y adicción
Nucleus accumbens : responsable de la prominencia de incentivos («querer» o deseo, la forma de motivación asociada con la recompensa ) y el refuerzo positivo; implicado en la adicción
Hipocampo : responsable del almacenamiento y la consolidación de la memoria declarativa y la memoria espacial; implicado en la depresión
Cerebelo – responsable de la coordinación motora y el aprendizaje motor
Núcleo caudado : responsable del aprendizaje de estímulo-respuesta y control inhibitorio; implicado en la enfermedad de Parkinson y el TDAH
Corteza parietal : responsable de la percepción sensorial, la memoria de trabajo y la atención
Efectos persistentes sobre la cognición.
En concordancia con los roles funcionales de las estructuras cerebrales que exhiben mayores volúmenes de materia gris, se ha demostrado que el ejercicio regular durante un período de varios meses mejora de manera persistente numerosas funciones ejecutivas y varias formas de memoria. En particular, se ha demostrado que el ejercicio aeróbico constante mejora el control de la atención, velocidad de procesamiento de la información, flexibilidad cognitiva (p.
Ej., Cambio de tareas ), inhibidor control, actualización y capacidad de la memoria de trabajo, memoria declarativa, y memoria espacial. En adultos jóvenes y de mediana edad sanos, los tamaños del efecto de las mejoras en la función cognitiva son mayores para los índices de funciones ejecutivas y pequeños a moderados para aspectos de la memoria y la velocidad de procesamiento de la información.
Puede ser que en los adultos mayores, las personas se beneficien cognitivamente al participar en ejercicios aeróbicos y de resistencia de al menos intensidad moderada. Las personas que tienen un estilo de vida sedentario tienden a tener funciones ejecutivas deterioradas en relación con otras personas que no hacen ejercicio físicamente más activas.
También se ha observado una relación recíproca entre el ejercicio y las funciones ejecutivas: las mejoras en los procesos de control ejecutivo, como el control atencional y el control inhibitorio, aumentan la tendencia de un individuo a hacer ejercicio.
Mecanismo de efectos
Señalización BDNF
Uno de los efectos más significativos del ejercicio en el cerebro es el aumento de la síntesis y expresión de BDNF, un neuropéptido y hormona, en el cerebro y la periferia, que resulta en una mayor señalización a través de su receptor tirosina quinasa, receptor de tropomiosina quinasa B (TrkB). Dado que BDNF es capaz de cruzar la barrera hematoencefálica, la síntesis periférica de BDNF más alta también aumenta la señalización de BDNF en el cerebro.
Los aumentos inducidos por el ejercicio en la señalización de BDNF están asociados con cambios epigenéticos beneficiosos, función cognitiva mejorada, estado de ánimo mejorado y memoria mejorada. Además, la investigación ha proporcionado un gran apoyo para el papel del BDNF en la neurogénesis del hipocampo, la plasticidad sináptica y la reparación neural.
La participación en ejercicio aeróbico de intensidad moderada a alta, como correr, nadar y andar en bicicleta, aumenta la biosíntesis de BDNF a través de la señalización de mioquinas, lo que resulta en un aumento de hasta tres veces en los niveles de plasma sanguíneo y BDNF; la intensidad del ejercicio se correlaciona positivamente con la magnitud del aumento de la biosíntesis y expresión de BDNF.
Un metaanálisis de estudios que involucraron el efecto del ejercicio sobre los niveles de BDNF encontró que el ejercicio constante también aumenta modestamente los niveles de BDNF en reposo. Esto tiene implicaciones importantes para el ejercicio como mecanismo para reducir el estrés, ya que el estrés está estrechamente relacionado con la disminución de los niveles de BDNF en el hipocampo.
De hecho, los estudios sugieren que BDNF contribuye a los efectos reductores de la ansiedad de los antidepresivos. El aumento en los niveles de BDNF causado por el ejercicio ayuda a revertir la disminución inducida por el estrés en BDNF que media el estrés a corto plazo y amortigua las enfermedades relacionadas con el estrés a largo plazo.
Señalización IGF-
IGF- es un péptido y factor neurotrófico que media algunos de los efectos de la hormona del crecimiento; IGF- provoca sus efectos fisiológicos al unirse a un receptor específico de tirosina quinasa, el receptor IGF-, para controlar el crecimiento y la remodelación de los tejidos. En el cerebro, el IGF- funciona como un factor neurotrófico que, como el BDNF, desempeña un papel importante en la cognición, la neurogénesis y la supervivencia neuronal.
La actividad física se asocia con mayores niveles de IGF- en el suero sanguíneo, que se sabe que contribuye a la neuroplasticidad en el cerebro debido a su capacidad para cruzar la barrera hematoencefálica y la barrera hematoencefálica; en consecuencia, una revisión señaló que IGF- es un mediador clave de la neurogénesis adulta inducida por el ejercicio, mientras que una segunda revisión lo caracterizó como un factor que vincula la «aptitud corporal» con el «cerebro aptitud».
La cantidad de IGF- liberada en el plasma sanguíneo durante el ejercicio se correlaciona positivamente con la intensidad y la duración del ejercicio.
Señalización VEGF
VEGF es una proteína de señalización neurotrófica y angiogénica (es decir, que promueve el crecimiento de los vasos sanguíneos) que se une a dos receptores de tirosina quinasas, VEGFR y VEGFR, que se expresan en neuronas y células gliales en el cerebro. La hipoxia, o suministro inadecuado de oxígeno celular, regula fuertemente la expresión de VEGF y el VEGF ejerce un efecto neuroprotector en las neuronas hipóxicas.
Al igual que BDNF e IGF-, se ha demostrado que el ejercicio aeróbico aumenta la biosíntesis de VEGF en el tejido periférico que posteriormente cruza la barrera hematoencefálica y promueve la neurogénesis y formación de vasos sanguíneos en el sistema nervioso central. Se ha demostrado que los aumentos inducidos por el ejercicio en la señalización de VEGF mejoran el volumen sanguíneo cerebral y contribuyen a la neurogénesis inducida por el ejercicio en el hipocampo.
Efectos a corto plazo
Efectos transitorios en la cognición
Además de los efectos persistentes sobre la cognición que resultan de varios meses de ejercicio diario, se ha demostrado que el ejercicio agudo (es decir, un solo ejercicio) mejora transitoriamente una serie de funciones cognitivas. Las revisiones y metaanálisis de investigaciones sobre los efectos del ejercicio agudo sobre la cognición en adultos jóvenes y de mediana edad sanos han concluido que la velocidad de procesamiento de la información y una serie de funciones ejecutivas, incluida la atención, la memoria de trabajo, resolución de problemas, flexibilidad cognitiva, fluidez verbal, toma de decisiones y control inhibitorio:
Todo mejora durante un período de hasta 2 horas después del ejercicio.Una revisión sistemática de los estudios realizados en niños también sugirió que algunas de las mejoras inducidas por el ejercicio en la función ejecutiva son evidentes después de una serie de ejercicios, mientras que otros aspectos (p.
Ej., Control atencional) solo mejoran después de un ejercicio constante de manera regular. Otra investigación ha sugerido mejoras performativas inmediatas durante el ejercicio, como las mejoras simultáneas en la velocidad de procesamiento durante las tareas de memoria de trabajo visual.
Euforia inducida por el ejercicio
El ejercicio continuo puede producir un estado transitorio de euforia , un estado afectivo con valencia positiva que implica la experiencia de placer y sentimientos de profunda satisfacción, euforia y bienestar, que se conoce coloquialmente como » alto de corredor » en carrera a distancia o » el remero está alto «en el remo.
Las revisiones médicas actuales indican que varios euforiantes endógenos son responsables de producir euforia relacionada con el ejercicio, específicamente fenetilamina (un psicoestimulante endógeno ), β-endorfina (un opioide endógeno ) y anandamida (un cannabinoide endógeno ).
Efectos sobre la neuroquímica
Β-Feniletilamina
La β-feniletilamina, comúnmente conocida como fenetilamina, es una amina traza humana y un potente neuromodulador catecolaminérgico y glutamatérgico que tiene efectos psicoestimulantes y euforizantes similares y una estructura química similar a la anfetamina. Se ha demostrado que treinta minutos de ejercicio físico de intensidad moderada a alta inducen un aumento enorme en el ácido urinario β-fenilacético, el metabolito primario de la fenetilamina.
Dos revisiones señalaron un estudio en el que el promedio de orina de 24 horasLa concentración de ácido β-fenilacético entre los participantes después de solo 30 minutos de ejercicio intenso aumentó en un 77% en relación con las concentraciones basales en sujetos de control en reposo; las revisiones sugieren que la síntesis de fenetilamina aumenta bruscamente mientras un individuo hace ejercicio, tiempo durante el cual se metaboliza rápidamente debido a su corta vida media de aproximadamente 30 segundos.
En un estado de reposo, la fenetilamina se sintetiza en las neuronas de catecolaminas de l – fenilalanina por la descarboxilasa de aminoácidos aromáticos (AADC) a aproximadamente la misma velocidad a la que la dopaminaes producido.
A la luz de esta observación, el artículo original y ambas revisiones sugieren que la fenetilamina desempeña un papel prominente en la mediación de los efectos eufóricos que mejoran el estado de ánimo del subidón de un corredor, ya que tanto la fenetilamina como la anfetamina son potentes euforiantes.
Β-endorfina
Β-endorfina (contraída de » endo Genous mo rphin e») es una endógeno opioide neuropéptido que se une a opioide mu receptores, en la producción de su vez euforia y alivio del dolor. Una revisión metaanalítica encontró que el ejercicio aumenta significativamente la secreción de β-endorfina y que esta secreción se correlaciona con estados de ánimo mejorados.
El ejercicio de intensidad moderada produce el mayor aumento en la síntesis de endorfinas β, mientras que las formas de ejercicio de mayor y menor intensidad se asocian con aumentos menores enSíntesis de β-endorfina. Una revisión sobre la β-endorfina y el ejercicio señaló que el estado de ánimo de un individuo mejora durante el resto del día después del ejercicio físico y que el estado de ánimo de uno se correlaciona positivamente con el nivel general de actividad física diaria.
Anandamida
La anandamida es un cannabinoide endógeno y un neurotransmisor retrógrado que se une a los receptores de cannabinoides (principalmente CB 1 ), lo que a su vez produce euforia. Se ha demostrado que el ejercicio aeróbico provoca un aumento en los niveles plasmáticos de anandamida, donde la magnitud de este aumento es más alta a una intensidad de ejercicio moderada (es decir, hacer ejercicio a una frecuencia cardíaca máxima de :
70 – 80% ) Los aumentos en los niveles plasmáticos de anandamida están asociados con efectos psicoactivos porque la anandamida puede atravesar la barrera hematoencefálica y actuar dentro del sistema nervioso central.Por lo tanto, debido a que la anandamida es un euforizante y el ejercicio aeróbico se asocia con efectos eufóricos, se ha propuesto que la anandamida media en parte los efectos del ejercicio que levantan el ánimo a corto plazo (por ejemplo, la euforia del máximo de un corredor) a través de aumentos inducidos por el ejercicio en su síntesis
En ratones se demostró que ciertas características del alto de un corredor dependen de los receptores de cannabinoides. La interrupción farmacológica o genética de la señalización de los cannabinoides a través de los receptores de cannabinoides previene los efectos analgésicos y reductores de la ansiedad al correr.
Cortisol y la respuesta al estrés psicológico
La «hormona del estrés», el cortisol, es un glucocorticoide que se une a los receptores de glucocorticoides. El estrés psicológico induce la liberación de cortisol de la glándula suprarrenal mediante la activación del eje hipotalámico-hipofisario-suprarrenal (eje HPA). Los aumentos a corto plazo en los niveles de cortisol se asocian con mejoras cognitivas adaptativas, como un mayor control inhibitorio;
Sin embargo, la exposición excesivamente alta o la exposición prolongada a altos niveles de cortisol causa deficiencias en el control cognitivo y tieneEfectos neurotóxicos en el cerebro humano. Por ejemplo, el estrés psicológico crónico disminuye la expresión de BDNF que tiene efectos perjudiciales en el volumen del hipocampo y puede conducir a la depresión.
Como estresor físico, el ejercicio aeróbico estimula la secreción de cortisol de una manera dependiente de la intensidad; sin embargo, no produce aumentos a largo plazo en la producción de cortisol, ya que este efecto inducido por el ejercicio sobre el cortisol es una respuesta al balance energético transitorio negativo.
Las personas que han ejercido recientemente exhiben mejoras en los comportamientos de afrontamiento del estrés. El ejercicio aeróbico aumenta la aptitud física y disminuye la reactividad neuroendocrina (es decir, el eje HPA ) y, por lo tanto, reduce la respuesta biológica al estrés psicológico en humanos (p.
Ej., Reducción de la liberación de cortisol y atenuaciónrespuesta de frecuencia cardíaca ). El ejercicio también revierte las disminuciones inducidas por el estrés en la expresión y señalización de BDNF en el cerebro, actuando como un amortiguador contra enfermedades relacionadas con el estrés como la depresión.
Glutamato y GABA
El glutamato, uno de los neuroquímicos más comunes en el cerebro, es un neurotransmisor excitador involucrado en muchos aspectos de la función cerebral, incluido el aprendizaje y la memoria. Basado en modelos animales, el ejercicio parece normalizar los niveles excesivos de neurotransmisión de glutamato en el núcleo accumbens que ocurre en la adicción a las drogas.
Una revisión de los efectos del ejercicio sobre la función neurocardíaca en modelos preclínicos señaló que la neuroplasticidad inducida por el ejercicio de la médula ventrolateral rostral (RVLM) tiene un efecto inhibitorio sobre la neurotransmisión glutamatérgica en esta región, a su vez reduce la actividad simpática;La revisión planteó la hipótesis de que esta neuroplasticidad en el RVLM es un mecanismo por el cual el ejercicio regular previene la enfermedad cardiovascular relacionada con la inactividad.
Neurotransmisores de monoamina
Acetilcolina
Efectos en niños
Sibley y Etnier (2003) realizaron un metanálisis que analizó la relación entre la actividad física y el rendimiento cognitivo en los niños. Informaron una relación beneficiosa en las categorías de habilidades perceptivas, cociente intelectual, logro, pruebas verbales, pruebas matemáticas, nivel de desarrollo / preparación académica y otras, con la excepción de la memoria, que no se relacionó con la actividad física.
La correlación fue más fuerte para los rangos de edad de 4–7 y 11–13 años.Por otro lado, Chaddock y colegas (2011) encontraron resultados que contrastaban el metanálisis de Sibley y Etnier. En su estudio, la hipótesis era que los niños de menor ajuste tendrían un desempeño pobre en el control ejecutivo de la memoria y tendrían volúmenes de hipocampo más pequeños en comparación con los niños de mayor ajuste.
En lugar de que la actividad física no esté relacionada con la memoria en niños entre 4 y 18 años de edad, puede ser que los preadolescentes de mayor aptitud física tengan volúmenes de hipocampo más grandes que los preadolescentes de menor aptitud física. Según un estudio previo realizado por Chaddock y colegas (Chaddock et al.
2010), un mayor volumen del hipocampo daría lugar a un mejor control ejecutivo de la memoria.Llegaron a la conclusión de que el volumen del hipocampo se asoció positivamente con el rendimiento en las tareas de memoria relacional. Sus hallazgos son los primeros en indicar que la aptitud aeróbica puede relacionarse con la estructura y función del cerebro humano preadolescente.
En el metaanálisis de Best (2010) del efecto de la actividad en la función ejecutiva de los niños, hay dos diseños experimentales distintos que se utilizan para evaluar el ejercicio aeróbico en la cognición. El primero es el ejercicio crónico, en el que los niños son asignados aleatoriamente a un programa de ejercicios aeróbicos durante varias semanas y luego evaluados al final.
El segundo es el ejercicio agudo, que examina los cambios inmediatos en el funcionamiento cognitivo después de cada sesión.Los resultados de ambos sugieren que el ejercicio aeróbico puede ayudar brevemente a la función ejecutiva de los niños y también influir en mejoras más duraderas de la función ejecutiva.
Otros estudios han sugerido que el ejercicio no está relacionado con el rendimiento académico, quizás debido a los parámetros utilizados para determinar exactamente qué es el rendimiento académico. Esta área de estudio ha sido un foco para las juntas educativas que toman decisiones sobre si la educación física debe implementarse en el currículo escolar, cuánto tiempo debe dedicarse a la educación física y su impacto en otras materias académicas.
Otro estudio encontró que los estudiantes de sexto grado que participaron en una actividad física vigorosa al menos tres veces por semana tuvieron los puntajes más altos en comparación con aquellos que participaron en actividad física moderada o ninguna actividad física. Los niños que participaron en una actividad física vigorosa obtuvieron tres puntos más, en promedio, en su examen académico, que consistió en matemáticas, ciencias, inglés y estudios mundiales.
Los estudios en animales también han demostrado que el ejercicio puede afectar el desarrollo del cerebro temprano en la vida. Los ratones que tenían acceso a ruedas para correr y otros equipos de ejercicio tenían un mejor crecimiento neuronal en los sistemas neuronales involucrados en el aprendizaje y la memoria.
La neuroimagen del cerebro humano ha arrojado resultados similares, donde el ejercicio conduce a cambios en la estructura y función del cerebro. Algunas investigaciones han relacionado los bajos niveles de aptitud aeróbica en niños con función ejecutiva deteriorada en adultos mayores, pero hay evidencia creciente de que también puede estar asociado con una falta de atención selectiva, inhibición de la respuesta y control de interferencia.
Efectos sobre los trastornos del sistema nervioso central.
Adiccion
La evidencia clínica y preclínica indica que el ejercicio aeróbico constante, especialmente el ejercicio de resistencia (por ejemplo, correr maratón ), en realidad previene el desarrollo de ciertas adicciones a las drogas y es un tratamiento complementario efectivo para la adicción a las drogas y la adicción a los psicoestimulantes en particular.
El ejercicio aeróbico constante dependiente de la magnitud (es decir, por duración e intensidad) reduce el riesgo de adicción a las drogas, que parece ocurrir a través de la reversión de la neuroplasticidad relacionada con la adicción inducida por drogas. Una revisión señaló que el ejercicio puede prevenir el desarrollo de adicción a las drogas al alterar ΔFosB o c-Fos inmunoreactividad en el cuerpo estriado u otras partes del sistema de recompensa.
Además, el ejercicio aeróbico disminuye la autoadministración psicoestimulante, reduce el restablecimiento (es decir, la recaída) de la búsqueda de drogas e induce efectos opuestos en la señalización del receptor de dopamina D 2 (DRD) estriado (aumento de la densidad DRD) a los inducidos por patología uso de estimulantes (disminución de la densidad DRD).
En consecuencia, el ejercicio aeróbico constante puede conducir a mejores resultados de tratamiento cuando se usa como un tratamiento complementario para la adicción a las drogas. A partir de 2016, aún se necesita más investigación clínica para comprender los mecanismos y confirmar la eficacia del ejercicio en el tratamiento y la prevención de la drogadicción.
Trastorno por déficit de atención con hiperactividad
El ejercicio físico regular, particularmente el ejercicio aeróbico, es un tratamiento complementario eficaz para el TDAH en niños y adultos, particularmente cuando se combina con medicamentos estimulantes (es decir, anfetamina o metilfenidato ), aunque la mejor intensidad y tipo de ejercicio aeróbico para mejorar los síntomas no son actualmente conocido.
En particular, los efectos a largo plazo del ejercicio aeróbico regular en individuos con TDAH incluyen mejor comportamiento y habilidades motoras, mejores funciones ejecutivas (incluida la atención, control inhibitorio y planificación, entre otros dominios cognitivos), mayor velocidad de procesamiento de información y mejor memoria.
Las calificaciones de padres y maestros de los resultados conductuales y socioemocionales en respuesta al ejercicio aeróbico regular incluyen: mejor función general, síntomas reducidos de TDAH, mejor autoestima, niveles reducidos de ansiedad y depresión, menos somática quejas, mejor comportamiento académico y en el aula, y mejor comportamiento social.
Hacer ejercicio mientras tomas medicamentos estimulantes aumenta el efecto de los medicamentos estimulantes sobre la función ejecutiva. Se cree que estos efectos a corto plazo del ejercicio están mediados por una mayor abundancia dedopamina sináptica y noradrenalina en el cerebro.
Trastorno depresivo mayor
Varias revisiones médicas han indicado que el ejercicio tiene un efecto antidepresivo marcado y persistente en humanos, un efecto que se cree que está mediado por una mejor señalización de BDNF en el cerebro. Varias revisiones sistemáticas han analizado el potencial del ejercicio físico en el tratamiento de los trastornos depresivos.
La revisión de 2013 de la Colaboración Cochrane sobre el ejercicio físico para la depresión señaló que, con base en pruebas limitadas, es más eficaz que una intervención de control y comparable a las terapias psicológicas o antidepresivas. Tres revisiones sistemáticas posteriores de 2014 que incluyeron la revisión Cochrane en su análisis concluyeron con hallazgos similares:
Una indicó que el ejercicio físico es efectivo como tratamiento complementario (es decir, tratamientos que se usan juntos) con medicamentos antidepresivos; los otros dos indicaron que el ejercicio físico tiene marcados efectos antidepresivos y recomendaron la inclusión de la actividad física como tratamiento complementario para la depresión leve-moderada y la enfermedad mental en general.
Una revisión sistemática señaló que el yoga puede ser eficaz para aliviar los síntomas de la depresión prenatal. Otra revisión afirmó que la evidencia deLos ensayos clínicos respaldan la eficacia del ejercicio físico como tratamiento para la depresión durante un período de 2 a 4 meses. Estos beneficios también se han observado en la vejez, y una revisión realizada en 2019 encontró que el ejercicio es un tratamiento efectivo para la depresión clínicamente diagnosticada en adultos mayores.
Una revisión de 2015 de la evidencia clínica que incluyó una guía médica para el tratamiento de la depresión con ejercicio señaló que la evidencia disponible sobre la efectividad de la terapia de ejercicio para la depresión presenta algunas limitaciones; no obstante, declaró que existe evidencia clara de eficacia para reducir los síntomas de depresión.
La revisión también señaló que las características del paciente, el tipo de trastorno depresivo y la naturaleza del programa de ejercicios afectan las propiedades antidepresivas de la terapia con ejercicios. Un metaanálisis de julio de 2016 concluyó que el ejercicio físico mejora la calidad de vida general en personas con depresión en relación con los controles.
Cánceres cerebrales
Deterioro cognitivo leve
La actualización de enero de 2018 de la Academia Americana de Neurología de su guía de práctica clínica para el deterioro cognitivo leve establece que los médicos deben recomendar el ejercicio regular (dos veces por semana) a las personas que han sido diagnosticadas con esta condición. Esta guía se basa en una cantidad moderada de evidencia de alta calidad que respalda la eficacia del ejercicio físico regular (dos veces por semana durante un período de 6 meses) para mejorar los síntomas cognitivos en personas con deterioro cognitivo leve.
Trastornos neurodegenerativos
Enfermedad de Alzheimer
La enfermedad de Alzheimer es un trastorno neurodegenerativo cortical y la forma más frecuente de demencia, que representa aproximadamente el 65% de todos los casos de demencia; Se caracteriza por una función cognitiva deteriorada, anormalidades de comportamiento y una capacidad reducida para realizar actividades básicas de la vida diaria.
Dos revisiones sistemáticas metaanalíticas de ensayos controlados aleatorios con duraciones de 3 a 12 meses han examinado los efectos del ejercicio físico sobre las características antes mencionadas de la enfermedad de Alzheimer.Las revisiones encontraron efectos beneficiosos del ejercicio físico sobre la función cognitiva, la tasa de deterioro cognitivo y la capacidad de realizar actividades de la vida diaria en personas con enfermedad de Alzheimer.
Una revisión sugirió que, según los modelos de ratones transgénicos, los efectos cognitivos del ejercicio sobre la enfermedad de Alzheimer pueden resultar de una reducción en la cantidad de placa amiloide.
El estudio prospectivo Caerphilly siguió a 2,375 sujetos masculinos durante 30 años y examinó la asociación entre estilos de vida saludables y demencia, entre otros factores. Los análisis de los datos del estudio de Caerphilly han encontrado que el ejercicio está asociado con una menor incidencia de demencia y una reducción en el deterioro cognitivo.
Una revisión sistemática posterior de estudios longitudinales también encontró niveles más altos de actividad física que se asocian con una reducción en el riesgo de demencia y deterioro cognitivo; esta revisión afirmó además que el aumento de la actividad física parece estar causalmente relacionado con estos riesgos reducidos.
Enfermedad de Parkinson
La enfermedad de Parkinson (EP) es un trastorno del movimiento que produce síntomas como bradicinesia, rigidez, temblores y marcha alterada.
Una revisión de Kramer y colegas (2006) encontró que algunos sistemas de neurotransmisores se ven afectados por el ejercicio de manera positiva. Algunos estudios informaron haber visto una mejora en la salud del cerebro y la función cognitiva debido al ejercicio. Un estudio particular de Kramer y colegas (1999) encontró que el entrenamiento aeróbico mejoró los procesos de control ejecutivo apoyados por las regiones frontales y prefrontales del cerebro.
Estas regiones son responsables de los déficits cognitivos en pacientes con EP, sin embargo, se especuló que la diferencia en el entorno neuroquímico en los lóbulos frontales de los pacientes con EP puede inhibir el beneficio del ejercicio aeróbico.Nocera y colegas (2010) realizaron un estudio de caso basado en esta literatura en el que dieron a los participantes con EP de etapa temprana a media y las evaluaciones cognitivas / del lenguaje del grupo control con regímenes de ejercicio.
Las personas realizaron 20 minutos de ejercicio aeróbico tres veces por semana durante 8 semanas en una bicicleta estacionaria. Se encontró que el ejercicio aeróbico mejoró varias medidas de la función cognitiva, proporcionando evidencia de que tales regímenes de ejercicio pueden ser beneficiosos para los pacientes con EP.
Referencias
Erickson KI, Hillman CH, Kramer AF (agosto de 2015). «Actividad física, cerebro y cognición». Opinión actual en ciencias del comportamiento. 4: 27–32. doi:.1016 / j.cobeha..01.005.
Paillard T, Rolland Y, de Souto Barreto P (julio de 2015). «Efectos protectores del ejercicio físico en la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson: una revisión narrativa». J Clin Neurol. 11(3): 212–219. doi:.3988 / jcn..11.3.212. PMC 4507374. PMID 26174783.El ejercicio físico aeróbico (EP) activa la liberación de factores neurotróficos y promueve la angiogénesis, lo que facilita la neurogénesis y la sinaptogénesis, lo que a su vez mejora la memoria y las funciones cognitivas….
El ejercicio limita la alteración de las neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra y contribuye al funcionamiento óptimo de los ganglios basales implicados en los comandos motores y el control mediante mecanismos adaptativos que implican la neurotransmisión de dopamina y glutamato.
McKee AC, Daneshvar DH, Alvarez VE, Stein TD (enero de 2014). «La neuropatología del deporte». Acta Neuropathol. 127(1): 29–51. doi:.1007 / s00401-013-1230-6. PMC 4255282. PMID 24366527. Los beneficios del ejercicio regular, la aptitud física y la participación deportiva en la salud cardiovascular y cerebral son innegables…
El ejercicio también mejora la salud psicológica, reduce la pérdida de volumen cerebral relacionada con la edad, mejora la cognición, reduce el riesgo de desarrollar demencia e impide la neurodegeneración.
Denham J, Marques FZ, O’Brien BJ, Charchar FJ (febrero de 2014). «Ejercicio: poner acción en nuestro epigenoma». Sports Med. 44(2): 189-209. doi:.1007 / s40279-013-0114-1. PMID 24163284.El ejercicio físico aeróbico produce numerosos beneficios para la salud en el cerebro. La participación regular en el ejercicio físico mejora el funcionamiento cognitivo, aumenta las proteínas neurotróficas del cerebro, como el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) y previene las enfermedades cognitivas.
Hallazgos recientes resaltan el papel del ejercicio aeróbico en la modulación de los remodeladores de cromatina…. Estos resultados fueron los primeros en demostrar que el ejercicio aeróbico agudo y relativamente corto modula las modificaciones epigenéticas. Las modificaciones epigenéticas transitorias observadas debido al entrenamiento crónico de carrera también se han asociado con estrategias mejoradas de aprendizaje y de afrontamiento al estrés, cambios epigenéticos y aumento de neuronas positivas para c-Fos…
Sin embargo, Estos estudios demuestran la existencia de cambios epigenéticos después del ejercicio agudo y crónico y muestran que están asociados con una función cognitiva mejorada y marcadores elevados de factores neurotróficos y actividad neuronal (BDNF y c-Fos)…. Los cambios inducidos por el ejercicio aeróbico en el perfil de miARN en el cerebro parecen depender de la intensidad.
Estos pocos estudios proporcionan una base para una mayor exploración de miRNA potenciales involucrados en el desarrollo y la recuperación del cerebro y las neuronas a través del ejercicio aeróbico.
Gomez-Pinilla F, Hillman C (enero de 2013). La influencia del ejercicio sobre las habilidades cognitivas. Compr. Physiol. 3. pp. 403–428. doi:.1002 / cphy.c. ISBN 9780470650714. PMC 3951958. PMID 23720292.
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Fuentes
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