Impulsar la aptitud cerebral: comprender la conexión entre el cerebro y el ejercicio

Neuroplasticidad fue un término relativamente desconocido hasta la década de 1970, cuando los científicos comenzaron a aceptar la noción de que nuestro cerebro no es un órgano fisiológicamente estático, que se fija poco después del nacimiento con aproximadamente 100 mil millones de neuronas (células nerviosas) (1, 2). Durante los últimos 15 a 20 años, este campo de estudio se ha expandido drásticamente dado el descubrimiento de varios compuestos capaces de cambiar tanto la estructura y función del cerebro a lo largo de la vida y cómo cada uno se ve afectado positivamente por el ejercicio, la actividad física e incluso los ejercicios mentales (3, 4 ).

Quizás la historia de éxito más impresionante que conecta el ejercicio con una función cerebral mejorada es el Programa de Educación Física de Preparación para el Aprendizaje, fundado como el programa de Educación Física Zero Hour en Naperville Central High School en Chicago en la década de 1990 (5). El propósito original del programa era examinar si hacer ejercicio antes de la escuela mejoraría la capacidad de aprendizaje del estudiante en el aula. Desde el inicio del programa y a través de su evolución, los estudiantes de este distrito escolar ahora se encuentran entre los más aptos e inteligentes de la nación.

De hecho, los estudiantes de octavo grado de este distrito han superado el promedio nacional de EE. UU. En el Estudio de Tendencias en Matemáticas y Ciencias Internacionales (TIMMS), incluso superando a muchos estudiantes en China, Japón y Singapur que tradicionalmente han superado a los estudiantes estadounidenses. ¿Entonces qué está pasando?

Daniel Lieberman, paleoantropólogo de la Universidad de Harvard, ha estado investigando la evolución humana y ha demostrado cómo nuestro cerebro y cráneo han evolucionado con el tiempo para preservar nuestra supervivencia como especie (6). Nuestra necesidad de pensar, procesar, elaborar estrategias, cazar en equipos y funcionar y comunicarnos dentro de los grupos sociales ha estimulado el crecimiento en varias regiones de nuestro cerebro y ha mejorado nuestra función cerebral en general. Este crecimiento de nuestro cerebro, especialmente regiones específicas como el lóbulo frontal, que está conectado con el pensamiento consciente, la toma de decisiones, la planificación, el juicio, el análisis y la inhibición, continúa en nuestra era moderna.

Nuestro cerebro también puede sufrir pérdidas y encogerse en forma de disminución de la eficiencia mental y deterioro de la memoria a medida que envejecemos. De hecho, la pérdida de memoria se cita como una queja cognitiva primaria en los adultos mayores. Se estima que aproximadamente el 10% de los adultos mayores de 65 años tienen algún tipo de deterioro cognitivo y esta estadística aumenta a aproximadamente el 50% de los adultos mayores de 80 años (7). Aunque esta disminución generalmente se atribuye a pérdidas fisiológicas generales dentro de nuestras células cerebrales, el impacto potencial de la enfermedad (por ejemplo, Alzheimer), una falta general de uso del cerebro o el efecto de la depresión o los medicamentos, los factores de riesgo biológicos clave asociados con estas disminuciones incluir:

• Estrés oxidativo: nuestro cerebro utiliza aproximadamente el 20% del suministro de oxígeno del cuerpo y, con el tiempo, la acumulación de radicales libres puede provocar daños en el ADN y los lípidos esenciales dentro del cerebro que desencadenan la muerte neuronal.
• Los agentes inflamatorios se acumulan en el cerebro. Generalmente, son filtrados por nuestra barrera hematoencefálica (BBB), una fina red capilar que separa el flujo sanguíneo cerebral de la circulación sistémica. Con el envejecimiento, experimentamos menos filtración de muchos agentes inflamatorios (por ejemplo, citocinas como la interleucina-1 beta) que pueden destruir neuronas e inhibir la neurogénesis (el crecimiento de nuevas neuronas).
• Los niveles elevados de homocisteína, un aminoácido natural que se encuentra en el plasma promueve la aterosclerosis dentro de los vasos, lo que reduce el flujo sanguíneo cerebral, la memoria y el volumen cerebral general.
• Los desequilibrios hormonales y las pérdidas hormonales dentro del cuerpo: hormonas esteroides clave como el estrógeno, la testosterona y la dehidroepiandrosterona (DHEA) ayudan colectivamente a preservar la capacidad cognitiva, pero disminuyen con el envejecimiento.
• Disminución de la salud cerebrovascular: los vasos sanguíneos sanos y los niveles elevados de colesterol HDL facilitan el flujo sanguíneo a regiones del cerebro como la materia gris.
• Hipertensión: los pequeños capilares dentro del cerebro son susceptibles al daño causado por la presión arterial crónica elevada.
• Diabetes y resistencia a la insulina: la hiperglucemia y la incapacidad para utilizar la glucosa se han relacionado con niveles más bajos de factores de crecimiento neuronal, disminución del volumen cerebral y mayor incidencia de demencia.
• El estrés y la ansiedad desencadenan mayores niveles sostenidos de cortisol que pueden dañar el tejido cerebral (que se comenta más adelante en este artículo).

Muchos de estos desencadenantes del deterioro cognitivo son inevitables, pero ¿podemos frenar, detener o incluso revertir estas disminuciones relacionadas con la edad? La respuesta es sí, y se sigue descubriendo una lista cada vez mayor de compuestos que, en conjunto, conducen a una mejor salud y función del cerebro. Curiosamente, estos compuestos parecen ser más importantes en algunas regiones del cerebro que en otras. Por ejemplo, el hipocampo, una región del cerebro involucrada en la conversión de información a corto plazo en conocimiento a largo plazo, pierde su masa y capacidad a medida que envejecemos, pero se ve significativamente afectado por el aumento de los niveles de algunos de estos compuestos (2, 8- 10).

• Factor neurotrópico derivado del cerebro (BDNF) es quizás el más importante ya que estimula la neurogénesis y aumenta la longitud, el grosor y la densidad de la dendrita (terminación nerviosa), lo que mejora la conectividad nerviosa, especialmente en el hipocampo. El BDNF fortalece y limpia las sinapsis (uniones entre dos nervios), mejora la eficiencia sináptica y aumenta el mapeo sináptico (conectividad entre neuronas y nuevos circuitos para compensar los circuitos perdidos). (Obtenga más información sobre BDNF y ejercicio).
• Factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) ayuda a construir nuevos capilares dentro del cerebro, mejorando el suministro de oxígeno y glucosa a las diversas regiones de nuestro cerebro.
• Factor de crecimiento de fibroblastos-2 (FGF-2) estimula el crecimiento del tejido cerebral mejorando la eficiencia sináptica y las neuronas de afinidad pueden compartir entre sí para facilitar el aprendizaje y la retención.
• Factor de crecimiento similar a la insulina-1 (IGF-1), fabricado dentro de las células musculares, se introduce en el cerebro y ayuda a aumentar la absorción de glucosa en las células, proporcionando así el combustible que necesita el BDNF.

Entonces, ¿cómo provocamos aumentos de estos compuestos? Una buena mayoría de la investigación se ha centrado en la efectos del ejercicio on increasing levels of these compounds (10). Low-to-moderate intensities of cardio stimulate increases BDNF, but little increases in IGF-1. By comparison, moderate-to-vigorous intensities of cardio (> 65% of VO₂max) aumenta los niveles de BDNF, VEGF, FGF-2, IGF-1 e incluso la hormona del crecimiento humano (HGH) que contribuye a la formación de masa cerebral. El entrenamiento de resistencia realizado dos veces por semana también demuestra aumentos en BDNF, VEGF, FGF-2, IGF-1 y HGH. El ejercicio diario en comparación con días alternos da como resultado un mayor aumento de BDNF (150% frente a 124%), pero los niveles se igualan después de aproximadamente cuatro semanas de entrenamiento (10). El ejercicio también mejora la eficiencia de nuestra BBB y promueve un mayor equilibrio entre muchos de los neurotransmisores de nuestro cerebro como la serotonina, la dopamina, la norepinefrina, el glutamato y el GABA, lo que afectará positivamente el estado de ánimo y la cognición.

Aunque muchas investigaciones apuntan hacia 30 minutos de ejercicio, dos o tres veces por semana, John Ratey, autor de Chispa - chispear y Una guía del usuario para el cerebro (3, 11), cita que solo de ocho a doce minutos al día de ejercicio que provoca sudoración y dificultad para respirar (es decir, aproximadamente el 60% de la frecuencia cardíaca máxima o más) es adecuado para demostrar un aumento en muchos de estos compuestos como el BDNF. . Además, la inclusión de patrones laterales transversales (XLP) (es decir, el movimiento que cruza el cuerpo o involucra las extremidades contralaterales) ayuda a fortalecer el cuerpo calloso, que es esencialmente el pegamento que conecta los hemisferios cerebrales izquierdo y derecho y facilita la comunicación interhemisférica.

Para ampliar la versatilidad de cualquier programa de estimulación cerebral que desee implementar, considere incorporar ejercicios mentales en sus programas (también pueden ofrecer un descanso bienvenido de la fatiga física):

• Los ejercicios mentales, independientemente de si se realizan utilizando una aplicación de función cerebral móvil (por ejemplo, Luminosity) o manualmente, también pueden estimular aumentos en algunos compuestos de construcción del cerebro. La idea es (a) desafiar a su cerebro para que complete tareas de maneras no convencionales o (b) completar tareas incorporando múltiples regiones del cerebro simultáneamente:
• Intervalo de dígitos hacia atrás: contar números hacia atrás en intervalos establecidos (por ejemplo, intervalos de 7 a 100) lo más rápido posible.
• Deletreo de palabras al revés: deletree palabras al revés y en voz alta (sin escribir) y aumente progresivamente la longitud y el desafío de las palabras (por ejemplo, mundo, hospital, responsabilidad).
• Juegos de información secuenciada: donde se escribe una secuencia de nombres (por ejemplo, Fred, Stacy, Richard, Stanley, Ida, Edward), después de lo cual se desafía al individuo a completar varias tareas de memoria:
  • Recitar al revés
  • Organizar alfabéticamente
  • Organizar por longitud de palabra
• Desafíos de tareas: completar una secuencia de tareas y continuar realizando cada tarea hasta que tenga que ser reemplazada por otra tarea. (Tenga en cuenta que se pueden realizar varias tareas verbales o físicas simultáneamente). Al completar todas las tareas, se les pide a las personas que recuerden una tarea específica (p. Ej., Cuál fue la 3^rd ¿tarea?). Esta pregunta puede hacerse inmedios de comunicacióntamente o en una etapa posterior de la sesión.
  • Cuenta hacia atrás desde 10
  • Mueve las manos sobre tu cabeza
  • Marcha en su lugar
  • Tronar los dedos
  • Recita el alfabeto al revés
  • Pisotea tus pies

Estrés y cortisol: Desafortunadamente, muchos de nosotros vivimos una vida donde la psicología crónica estrés y los niveles elevados y sostenidos de cortisol se consideran la norma. Estos niveles sostenidos de cortisol deterioran las células dentro del hipocampo involucradas con el aprendizaje a corto plazo y la memoria a largo plazo. En última instancia, esto puede dañar y encoger el hipocampo debido a ataques de radicales libres que destruyen y acortan las dendritas, disminuyen los niveles de BDNF, reducen la neurogénesis y aumentan la atrofia neural. En este caso, la amígdala, una región que supervisa gran parte de nuestras emociones, puede comenzar a ejercer más control sobre el aprendizaje y sobre el hipocampo, lo que aumenta nuestros niveles de estrés emocional, fomenta el aumento del cortisol, y así continúa este círculo vicioso.

Además, los niveles elevados de cortisol también pueden impedir nuestra transición a la etapa 4 del sueño (delta o sueño profundo) por la noche, una fase importante del sueño en la que el cerebro suele convertir el aprendizaje a corto plazo en memoria a largo plazo, y donde los niveles de HGH ayudan a construir. y tejido de reparación (por ejemplo, masa cerebral). El cortisol también puede inhibir directamente la liberación de HGH de la glándula pituitaria al estimular la liberación de somatostatina, una hormona inhibidora de la hormona del crecimiento, del hipotálamo. Por lo tanto, parece que cualquier intento de estimular el cerebro, ya sea a través del ejercicio físico o mental, o incluso ambos, puede ser casi inútil sin algunas modalidades efectivas de afrontamiento del estrés.

Comida para el cerebro: ¿Existen alimentos que puedan aumentar nuestra capacidad intelectual? Aunque los investigadores no pueden hacer esa afirmación de manera inequívoca, ciertos alimentos parecen promover algunos beneficios potenciales:

• Los antioxidantes, como los polifenoles que se encuentran en el té verde y las antocianinas (pigmentos rojos, púrpuras o azules que se encuentran en flores, frutas, hojas, tallos y raíces como las bayas oscuras, el repollo rojo y la berenjena), pueden resultar efectivos para combatir los radicales libres.
• Los aceites de pescado (1,200 mg de ácido eicosapentaenoico, 200 mg de ácido docosahexaenoico) parecen reducir las tasas de deterioro cognitivo y los riesgos de desarrollar demencia.
• Ácido fólico (800 mg) y vitamina B₆ y B₁₂ (en menor grado) puede reducir los niveles de homocisteína en nuestra sangre.
• La ingesta moderada de cafeína puede ayudar a preservar nuestra BBB y quizás también a reducir los niveles de beta amiloide en plasma, una estructura de proteína asociada con la enfermedad de Alzheimer.
• También se deben considerar fuentes saludables y dosis de glucosa, que proporciona combustible al cerebro aunque la respuesta de la insulina. Debido a que la insulina es responsable de la absorción de nutrientes (incluidos los aminoácidos) en las células y considerando el hecho de que las células musculares no se preocupan mucho por el triptófano, los aumentos repentinos de insulina pueden resultar en un aumento de triptófano que ingresa al cerebro. Esto, a su vez, puede aumentar la producción de serotonina. Sin embargo, se cree que la inclusión de aminoácidos de cadena ramificada a lo largo del día compite con el triptófano y reduce la cantidad que pasa a través de la BHE, lo que esencialmente reduce el efecto inductor de fatiga del triptófano y ayuda a mantener el cerebro concentrado y alerta (12).

Para terminar, aunque somos muy conscientes de la conexión entre la mente y el cuerpo del ejercicio, la investigación que respalda los beneficios del ejercicio para estimular el cerebro continúa expandiéndose a medida que descubrimos nuevos compuestos que mejoran la estructura y función cerebral general. ¿Por qué no considerar expandir sus servicios y programas para abordar, o quizás incluso enfatizar (para algunos), los dominios psicoemocionales críticos que a menudo se descuidan con la programación tradicional? Sin embargo, recuerde que un programa eficaz para la mente y el cuerpo puede ser tan bueno como los mecanismos para afrontar el estrés incluidos, así que no se limite a entrenar duro, entrene inteligentemente.

Referencias:

1. Pascual-Leone A, Amedi A, Fregni F y Merabet LB, (2005). La corteza plástica del cerebro humano. Revisión anual de neurociencia, 28: 377 - 401.
2. Shaw C y McEachern J (editores), (2001). Hacia una teoría de la neuroplasticidad. Londres, Inglaterra: Psychology Press.
3. Ratey JJ y Hagerman E, (2008). La nueva ciencia revolucionaria del ejercicio y el cerebro. Nueva York, NY. Little, Brown y compañía.
4. Bramble1 DM y Lieberman DE, (2004). La carrera de resistencia y la evolución del Homo. Naturaleza, 432: 345 - 352.
5. Vida chispeante. Potencia tu cerebro a través del ejercicio. www.sparkinglife.org. Consultado en septiembre de 2014.
6. Lieberman DE, (2011). La evolución de la cabeza humana. Cambridge, MA: Harvard University Press.
7. Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (2011). Deterioro cognitivo. http://www.cdc.gov/aging/cognitive_impairment/cogImp_poilicy_final. Consultado en septiembre de 2014.
8. Huang EJ y Reichardt LF, (2001). Neurotrofinas: roles en el desarrollo y función neuronal. Revisión anual de neurociencia, 24: 677 - 736.
9. Cotman CW y Berchtold NC, (2002). Ejercicio: una intervención conductual para mejorar la salud y la plasticidad del cerebro. Tendencias en neurociencia, 25 (6): 295 - 301.
10. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, Basak C, Szabo A, Chaddock L, Kim JS, Heo S, Alves H, White SM, Wojcicki TR, Mailey E, Vieira VJ, Martin SA, Pence BD, Woods JA, McAuley E y Kramer AF, (2011). El entrenamiento físico aumenta el tamaño del hipocampo y mejora la memoria. Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, 108 (7): 3017 - 3022.
11. Ratey, JJ (2001). Una guía del usuario para el cerebro. Nueva York, NY, Random House, Inc.
12. Davis JM, (1995). Carbohidratos, aminoácidos de cadena ramificada y resistencia: la hipótesis central de la fatiga. Revista Internacional de Nutrición Deportiva, 5: S29 - 38.