Mózg podczas ćwiczeń - co się z nim wtedy dzieje?

Dlaczego sport poprawia nasz nastrój, pamięć, a nawet pomaga nam wyzdrowieć po urazach mózgu? W tym artykule wyjaśniamy, co dzieje się w naszym mózgu, gdy zwiększamy dotlenienie poprzez uprawianie sportu.
 

Z punktu widzenia fizjologicznego, przynosi korzyści dla zdrowia układu sercowo-naczyniowego i oddechowego. Ale zobaczymy także, jak korzysta nasz mózg podczas ćwiczeń. Ćwiczenia zapewniają liczne korzyści psychologiczne, fizyczne i społeczne.

Oprócz korzystnego wpływu na układ odpornościowy i zapobiegania niektórym chorobom, poprawia również nastrój, samoocenę i wygląd zewnętrzny.

Sport wpływa na modulowanie wydzielania neuroprzekaźników, komórek chemicznych odpowiedzialnych za komunikację między neuronami. Z drugiej strony ma aktywny wpływ na neurogenezę, proces, w którym neurony się regenerują się i tworzą się nowe, przyczyniając się do zdrowia mózgu i prawidłowego funkcjonowania poznawczego.

Procesy, które przechodzi nasz mózg podczas ćwiczeń, są szczegółowo opisane poniżej.

Mózg podczas ćwiczeń , czyli na czym polega neurogeneza

Tradycyjnie uważa się, że starzenie się i niektóre nawyki prowadzą do śmierci neuronów. Jednak od kilku lat nauka pokazuje, że tak nie jest. Stwierdzono, że neurony naprawiają się, szukają mechanizmów kompensacyjnych i zwiększają wydajność sieci, które tworzą.

Ta zdolność nazywa się plastycznością mózgu i jest niezbędna do rozwoju, uczenia się i regenerowania różnych uszkodzeń.

Mózg podczas ćwiczeń

W ramach plastyczności mózgu, w kontekście zmian zachodzących w mózgu podczas ćwiczeń, jednym z głównych mechanizmów jest neurogeneza. Tworzenie nowych neuronów nie jest jednak procesem, który zachodzi we wszystkich obszarach mózgu.

 

Obszary, w których zachodzi to zjawisko to hipokamp, ​​opuszka węchowa i strefa podkomorowa komory bocznej.

W ciągu ostatniej dekady badacze skoncentrowali swoje wysiłki na określeniu, które czynniki promują neurogenezę, a które ją uniemożliwiają. W rezultacie zobaczyli, że neurogeneza lepiej przebiega we wzbogaconym środowisku i na skutek ćwiczeń fizycznych.

Jak ćwiczenia wpływają na neurogenezę?

Sposób, w jaki ćwiczenia fizyczne wpływają na neurogenezę, nie jest całkowicie jasny. Jednak znaleziono wystarczające dowody na to, że poziomy BDNF i VEGF zwiększają się po wysiłku.

BDNF, czyli czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego, i VEGF, czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego, są pewnymi gatunkami białek, które sprzyjają odpowiednio przetrwaniu neuronów i tworzeniu się naczyń krwionośnych.

  • BDNF

Kiedy ćwiczymy,  2–3 krotnie zwiększa się ilość BDNF w naszym mózgu, a około godzinę później wraca do swojego normalnego poziomu. Wzrost tego białka powiązano z 2% rocznym wzrostem objętości hipokampa, który normalnie zmniejsza się o 1-2% z powodu wieku.

Podsumowując, ćwiczenia fizyczne zwiększają ekspresję receptora NMDA w neuronach hipokampa. Aktywacja tych receptorów zwiększa poziom wapnia w mózgu, z kolei powodując aktywację ścieżek, które ostatecznie regulują ekspresję białka BDNF.

BDNF z kolei aktywuje inny receptor (TrkB), który jest wysoce obecny w hipokampowych komórkach progenitorowych, promując w ten sposób tworzenie nowych neuronów.

 
  • VEGF

Mechanizm, który wiąże VEGF z neurogenezą, nie jest jasny. Jednakże wiąże się z neurogenezą zarówno bezpośrednio, generując zmiany w neuronalnych komórkach progenitorowych, jak i pośrednio, zwiększając liczbę i przekrój naczyń krwionośnych.

Neurony

Wzrost naczyń krwionośnych i ich przekroju sprzyja lepszemu krążeniu, a zatem dobrze wpływa na zdrowie komórek. Zatem w kontekście tego, jak zmienia się mózg podczas ćwiczeń, zaobserwowano ciekawe zjawisko.

Otóż ruch powoduje wzrost komórek progenitorowych i zmniejsza obumieranie komórek, modulując ekspresję makrofagów (komórek układu odpornościowego, które eliminują obce substancje).

Neuroprzekaźniki, które uruchamia mózg podczas ćwiczeń

Z drugiej strony ćwiczenia fizyczne powodują wzrost liczby różnych neuroprzekaźników. Na przykład występuje wzrost katecholamin. Katecholaminy to neurohormony, które przygotowują organizm do reakcji na stres, zagrożenie lub aktywność fizyczną.

W tej grupie znajdują się też noradrenalina, dopamina i adrenalina. Wzrost tych substancji i endorfin odpowiada za zwiększenie aktywności fizycznej podczas ćwiczeń fizycznych i poprawę samopoczucia.

Zmniejsza się również ilość kortyzolu, co powoduje zmniejszenie stresu, a tym samym szkodliwy wpływ tego hormonu na neurony.

Uczenie się i funkcje poznawcze

Opisany powyżej proces neurogenezy i ogólnie ochrony neuronów zachodzi głównie w hipokampie. Ten obszar mózgu specjalizuje się natomiast w uczeniu się przestrzennym i konsolidacji pamięci w długim i krótkim okresie. Dlatego w licznych badaniach dotyczących zmian w mózgu podczas ćwiczeń zaobserwowano, że regularne ćwiczenia fizyczne poprawiają naukę i pamięć.

 

Ponadto wydaje się, że efekt ten, również ze względu na poprawę nastroju i zmniejszenie stresu, rozciąga się na inne umiejętności poznawcze, takie jak szybkość przetwarzania, podejmowanie decyzji i selektywna uwaga. Co ostatecznie wskazuje na związek ćwiczeń fizycznych z ogólną poprawą zdolności poznawczych.

  • Morales Mira, M. (2014). Ejercicio físico: su rol en la neurogénesis inducida por BDNF y VEGF. Motricidad humana, 15(2), 134-142.
  • Riquelme Uribe, D. (2013). Ejercicio físico y su influencia en los procesos cognitivos. Motricidad y persona, 13, 69-74.