Poprawia pamięć, naukę, nastrój, kreatywność… o wpływie ruchu na mózg

To, że ruch wpływa na naszą sylwetkę – widzimy. Że przyspiesza oddech i bicie serca – czujemy. Nawet o poprawie profilu lipidowego i tolerancji glukozy ogólnie wiemy. Kwestia wpływu na mózg nie jest bardzo popularna i wydaje się, że jej nie odczuwamy…

Okazuje się jednak, że każdy z nas podlega temu działaniu i nie raz, nie dwa, a wiele razy w życiu mógł zauważyć zmiany wynikające z działania ruchu na ośrodkowy układ nerwowy.

W tym poście wyjaśnię o jakich sytuacjach mówimy i w jakich mechanizmach do takich zmian dochodzi.

Pamięć i starzenie mózgu

Hipokamp to część układu limbicznego mózgu odpowiadającą za pamięć. Jest istotny dla procesu uczenia się i pamięci przestrzennej. Jest szczególnie narażony na procesy starzenia i związane z tym pogorszenie funkcji.

Wraz z wiekiem spowolnieniu ulega powstawanie nowych komórek nerwowych, rozgałęzianie dendrytów czy osłabia się dopływ istotnych dla funkcji mózgu substancji jak np. BDNF, który wpływa na neuroplastyczność, neurogenezę i neuroprotekcję. Erickson i wsp. wykazali, że w wyniku rocznych treningów umiarkowanej intensywności w grupie osób w wieku podeszłym zaobserwowano zwiększenie objętości hipokampa o 2-3%. Biorąc pod uwagę, iż bez interwencji objętość hipokampa zmniejsza się rocznie o 1%, wysnuto wniosek, iż regularny wysiłek fizyczny przez rok odmładza tę część mózgu o 1-2 lata.

Jak dochodzi do tego dochodzi?
W wyniku wysiłku fizycznego dochodzi do zwiększenia wydzielania BDNF, który jest czynnikiem wzrostu nerwów. W przytoczonym wcześniej badaniu wskazano, że wyższy poziom BDNF istotnie wpłynął na objętość hipokampu. I co najistotniejsze – badacze dowodzą również, że nawet wiek podeszły nie oznacza iż jest za późno, aby rozpocząć treningi i czerpać z ich korzyści w postaci zwiększonej objętości mózgu oraz polepszonych zdolności poznawczych.

Dobry nastrój

Na pewno kiedyś zauważyłaś, że w sytuacji stresowej trening potrafi ulżyć, działa wręcz relaksująco. Pomimo zmęczenia fizycznego czujemy rozluźnienie psychiczne. Jak do tego dochodzi? Przecież podczas wysiłku się męczymy, początkowo nie jest przyjemny, a wręcz przeciwnie – nawet stresujący!

Wysiłek fizyczny umiarkowany/intensywny uruchamia szereg procesów w naszym organizmie charakterystycznych dla sytuacji stresowych. M.in. pobudzenie przysadki do wydzielania hormonu adenokortykotropowego (ACTH). Następujące później reakcje wywierają jednak odmienny wpływ na nasze zachowanie i samopoczucie niż sytuacje stresowe w znaczeniu psychologicznym, które zwykle wzbudzają w nas niepokój i dyskomfort.

Jak to się dzieje, że po ćwiczeniach mamy lepszy nastrój?

Podczas wysiłku fizycznego dochodzi w mózgu do szeregu przemian wpływających na samopoczucie. Do najistotniejszych reakcji należą:
– wzrost dezaktywacji kortyzolu do kortyzonu
– podniesienie poziomu serotoniny
– wzrost poziomu neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF) oraz
– anandamidu (AEA) istotnych dla wydzielania serotoniny

Przemiany te nierzadko wywołują reakcje kontrastowe dla tych występujących pod wpływem stresu psychologicznego.
Poziom AEA zmniejsza się z powodu stresu psychologicznego, a zwiększa pod wpływem stresu fizycznego. Reguluje to nadaktywność ciała migdałowatego, które kojarzone jest z odczuwaniem lęku. AEA uwalnia się powoli wraz ze zwiększeniem stężenia kortyzolu, co następuje podczas trwania wysiłku. Z kolei psychologiczny długotrwały stres powoduje rozpad AEA.

Co więcej, pracujące mięśnie wychwytują rozgałęzione aminokwasy, które zwykle konkurują z tryptofanem (prekursorem serotoniny) o przekroczenie bariery krew-mózg. Podczas pracy mięśni zwiększa się zatem szansa dla tryptofanu na dotarcie do mózgu dzięki czemu może powstać serotonina. Serotonina określana jest jako „hormon szczęścia”. Jej niskie stężenie obserwowane jest u osób z depresją, może zwiększać agresywność, silniejsze odczuwanie bólu.

Co ciekawe, istotną rolę w aktywacji enzymu hydroksylazy tryptofanu 2 odpowiadającego za powstanie serotoniny odgrywa witamina D. To już inny temat, ale stanowi dobry argument dla aktywności fizycznej na zewnątrz!

Kontynuując jeszcze kwestie serotoniny wyjaśnijmy tu rolę BDNF czyli białka, które stymuluje neurogenezę czyli powstawanie nowych neuronów. Wykazano, że wysiłek fizyczny zwiększa przenikanie BDNF do jąder szwu (tam uwalnia się serotonina do mózgu). Zatem BDNF stymuluje system wytwarzający serotoninę oraz wzrost neuronów. Obniżone stężenie BDNF jest wiązane ze zwiększonym prawdopodobieństwem depresji. Stresowe zachowania z kolei są skorelowane ze zmniejszonym stężeniem BDNF w hipokampie.

Jeszcze tylko kilka słów o endorfinach. Każdy chyba kojarzy je z poprawą nastroju – również trenerzy opowiadają o ich wydzielaniu pod wpływem treningu i mają rację!
jednakże naukowcy Heijnen i wsp. zwracają większą uwagę w kontekście nastroju powysiłkowego nie tyle na endorfiny, co na rolę receptora odpowiadającego za ich wydzielanie. Wskazują, że to receptory eCB odpowiadają za wydzielanie endorfin w podwzgórzu. Wykazano, że sesja treningowa o intensywności 70-80% powoduje optymalny wzrost eCB przyczynając się ostatecznie do zwiększenia poziomu endorfin.

Pamiętajmy – wysiłek fizyczny nie jest lekarstwem na przewlekle pogorszony nastrój, symptomy depresji czy poważne problemy psychiczne. W takich sytuacjach potrzeba wsparcia specjalisty!

Nauka i praca

Badania wskazują, iż aktywność fizyczna poprawia procesy myślowe zarówno wykonana jednorazowo jak i powtarzana systematycznie. Regularny wysiłek fizyczny zapobiega osłabieniu funkcji poznawczych oraz rozwojowi chorób neurologicznych.
Ma to wiele wspólnego z hipokampem. Okazuje się, że aktywność fizyczna reguluje przepływ krwi przez hipokamp, co koreluje z tworzeniem się nowych komórek nerwowych. Wysiłek fizyczny szczególnie wpływa na zakręt zębaty – fragment hipokampa, w którym powstają nowe komórki nerwowe. Badania wskazują, że to właśnie ta część hipokampa, odpowiadająca za powstawanie nowych neuronów jest szczególnie podatna na efekty treningu fizycznego.

Idąc bardziej szczegółowo, to BDNF, czyli jeden z czynników wzrostu nerwów jest powiązany z objętością hipokampu oraz z procesami uczenia się i pamięci. Wysiłek tlenowy (np. bieg, kardio, jazda na rowerze) zwiększa poziom krążącego BDNF i objętość hipokampa u osób starszych, jednak coraz więcej badań pokazuje, że podobnie wpływa na pamięć i naukę u osób młodszych!

Jak to się jednak ma w przełożeniu na szybkie działanie, to znaczy: gdy poćwiczymy, nagle lepiej nam się myśli i uczy?

Naukowcy wskazują, że krótki wysiłek fizyczny również wpływa stymulująco na procesy nauki, oczywiście zależnie od kilku czynników. Osoby lepiej wytrenowane oraz wykonujące co najmniej 20 minut aktywności odnosiły większe korzyści w kontekście pracy mózgu. Trening o umiarkowanej intensywności lepiej działa, gdy od razu po nim siadamy do pracy umysłowej, z kolei wysoka intensywność jest korzystniejsza gdy planujemy uczyć się później.

Co to wszystko oznacza?

Co najmniej 20 minut aktywności fizycznej umiarkowanej lub intensywnej pomoże nam lepiej myśleć, uczyć się, pracować. Warto się ruszać też dlatego, bo gdy staniemy się lepiej wytrenowani, będziemy czerpać jeszcze więcej korzyści z wpływu ruchu na nasz mózg.

Kreatywność

Zastanów się najpierw w jakim nastroju masz najwięcej pomysłów i jesteś najbardziej twórczy? Zapewne przy dobrym lub umiarkowanym humorze. Nie jest to takie oczywiste, gdyż znamy przykłady artystów cierpiących na depresje lub inne choroby psychiczne, u których pogorszony nastrój przekładał się na większe twórcze dokonania.

Jak już wspomniałam powyżej – w wyniku wielu przemian neurobiochemicznych aktywność fizyczna polepsza nastrój. Istotną rolę odgrywa tu chociażby wydzielanie serotoniny. Zatem u niektórych wysiłek może prowadzić do polepszonej kreatywności poprzez poprawę nastroju, a polepszona kreatywność polepszy nastrój i tak dalej.
Jednakże wykazano, iż aktywność fizyczna poprawia kreatywne myślenie niezależnie od nastroju! Wpływają na to oczywiście te czynniki, które już znamy, jak lepsze ukrwienie hipokampa czy podwyższony poziom BDNF.

Nie bez znaczenia jest jednak wpływ wysiłku fizycznego na przemianę materii. Wysiłek fizyczny jest pewnego rodzaju pozytywnym stresem dla ciała, pobudzającym wiele procesów wewnątrz nas. Nie dziwi więc fakt, iż ruch modulując energetyczne procesy wewnątrz komórek jest kluczowy dla plastyczności synaps i pobudliwości neuronalnej. Synapsy to miejsca przejścia impulsu nerwowego między jedną komórką nerwową a drugą. Ich plastyczność to inaczej zmiany w nich – wzmacnianie lub osłabienie przewodnictwa, na które to zmiany jak widać wpływa aktywność fizyczna.

Ruch jak narkotyk?

W niezwykle intrygującym artykule „Exercise acts as a drug; the pharmacological benefits of exercise.” Vina i wsp. porównują aktywność fizyczną do narkotyku. Jako podsumowanie posta przedstawię ten punkt widzenia.

Substancje psychoaktywne to takie, których przyswojenie wiąże się wpływem na funkcjonowanie mózgu, a zatem na procesy myślowe, postrzeganie, zmiany nastroju i zachowania. Nie musi jednak koniecznie wywoływać uzależnienia.

Uważnie wczytując się w poprzednie rozdziały pewnie już wiesz, że aktywność fizyczna również wywiera wpływ na mózg. Wspomaga naukę oraz pamięć, poprawia jakość snu, zapobiega zmianom degeneracyjnym mózgu związanym ze starzeniem się. Wykazano, że nasila neurogenezę w zakręcie zębatym, czym przyczynia się do poprawy zdolności poznawczych.

Ćwiczenia mogą łagodzić konsekwencje stresu psychologicznego, co prawdopodobnie związane jest ze zmianami zachodzącymi w układzie serotoninowym i noradrenergicznym. Większość korzystnych działań wysiłku fizycznego w mózgu powodowana jest przez neurotroficzne białka, m.in. BDNF, GDNF czy IGF.

Nie bez znaczenia jest też działanie zwiększające stężenie β-endorfiny we krwi, co wpływa na szereg zmian psychologicznych i fizjologicznych – poprawa nastroju (euforia powysiłkowa), zmiany w odczuwaniu bólu i odpowiedzi na hormony stresu (kortyzol, ACTH, prolaktyna i inne.).

Takie działanie aktywności fizycznej nie jest jednak wolne od ryzyka. Jak wskazują doniesienia – w niektórych przypadkach może dojść też do rozwoju patologicznych wzorców zachowań. Niekiedy mówi się o uzależnieniu od aktywności fizycznej, szczególnie w osób z zaburzeniami odżywiania czy zaabsorbowanymi wyglądem własnego ciała.

Rozwija się wówczas szereg objawów charakterystycznych dla zależności od substancji, w tym: niepokój, kłopoty ze snem z powodu braku treningu, nieumiejętność zmniejszenia częstotliwości treningu, zaniedbywanie relacji, pracy i innych aktywności kosztem sportu, kontynuowanie pomimo świadomości szkodliwości własnego działania.

Jest to kwestia jednak nadal niezbyt dobrze zbadana i rozpoznana, lecz bardzo ciekawa. Rozwinięcie tego skomplikowanego tematu zostawiam jednak specjalistom z dziedziny psychiatrii i psychologii sama zostawiając to w formie ciekawostki.

Źródła:

Berchicci M, Lucci G, Di Russo F. Benefits of physical exercise on the aging brain: the role of the prefrontal cortex. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2013;68(11):1337-1341.

Vecchio LM, Meng Y, Xhima K, Lipsman N, Hamani C, Aubert I. The Neuroprotective Effects of Exercise: Maintaining a Healthy Brain Throughout Aging. Brain Plast. 2018;4(1):17-52. Published 2018 Dec 12.

Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(7):3017-3022.

Heijnen S, Hommel B, Kibele A, Colzato LS. Neuromodulation of Aerobic Exercise-A Review. Front Psychol. 2016;6:1890. Published 2016 Jan 7.

Anderson E, Shivakumar G. Effects of exercise and physical activity on anxiety. Front Psychiatry. 2013;4:27. Published 2013 Apr 23.

Heijnen S, Hommel B, Kibele A, Colzato LS. Neuromodulation of Aerobic Exercise-A Review. Front Psychol. 2016;6:1890. Published 2016 Jan 7. doi:10.3389/fpsyg.2015.01890

Gomez-Pinilla F, Hillman C. The influence of exercise on cognitive abilities. Compr Physiol. 2013;3(1):403-428.

Chang, Y.K., Labban, J.D. , Gapin, J.I., Etnier, J.L. (2012). The effects of acute exercise on

cognitive performance: A meta-analysis. Brain Research, 1453, 87-101.

Pereira AC, Huddleston DE, Brickman AM, et al. An in vivo correlate of exercise-induced neurogenesis in the adult dentate gyrus. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007;104(13):5638-5643.

Steinberg H, Sykes EA, Moss T, Lowery S, LeBoutillier N, Dewey A. Exercise enhances creativity independently of mood. Br J Sports Med. 1997;31(3):240-245. doi:10.1136/bjsm.31.3.240

Gomez-Pinilla F, Hillman C. The influence of exercise on cognitive abilities. Compr Physiol. 2013;3(1):403-428.

Vina J, Sanchis-Gomar F, Martinez-Bello V, Gomez-Cabrera MC. Exercise acts as a drug; the pharmacological benefits of exercise. Br J Pharmacol. 2012;167(1):1-12.

Freimuth M, Moniz S, Kim SR. Clarifying exercise addiction: differential diagnosis, co-occurring disorders, and phases of addiction. Int J Environ Res Public Health. 2011;8(10):4069-4081.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *