Efectos neurobiológicos del ejercicio físico - Neurobiological effects of physical exercise

Efectos neurobiológicos del ejercicio físico
Terapia de ejercicios  - intervención médica
Una mujer realizando ejercicio aeróbico.
ICD-9-CM	93,19
Malla	D005081
LOINC	73986-2
eMedicina	324583
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Los efectos neurobiológicos del ejercicio físico son numerosos e involucran 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 de neuronas , aumento de la actividad neurológica (p. ej., señalización de c-Fos y BDNF ), mejor afrontamiento del estrés, mejor control cognitivo del comportamiento , mejor memoria declarativa , espacial y de trabajo , y estructura y funcional Mejoras 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 académico en 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 sobre la cognición después de una sola sesión de ejercicio y efectos persistentes sobre la cognición después del ejercicio regular durante varios meses. Las personas que realizan ejercicio aeróbico con regularidad (p. Ej., Correr, trotar , caminar rápido, nadar y andar en bicicleta) tienen puntuaciones más altas 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 actualización de la memoria de trabajo. y la capacidad, la memoria declarativa , memoria espacial y la velocidad de procesamiento de la información . Los efectos transitorios del ejercicio sobre la cognición incluyen mejoras en la mayoría de las funciones ejecutivas (p. Ej., Atención, memoria de trabajo, flexibilidad cognitiva, control inhibitorio, resolución de problemas y toma de decisiones) y la velocidad de procesamiento de la información durante 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 terapia complementaria para estos trastornos. Existe una clara evidencia de la eficacia del tratamiento con ejercicios para el trastorno depresivo mayor y el trastorno por déficit de atención con 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 diagnosticados con esta condición. Las revisiones de la evidencia clínica también respaldan el uso del ejercicio como terapia complementaria para ciertos trastornos neurodegenerativos , en particular 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 terapia complementaria para el tratamiento y la prevención de las adicciones a las drogas . También se ha propuesto el ejercicio regular como terapia complementaria para los cánceres de cerebro .

Efectos a largo plazo

Neuroplasticidad

La neuroplasticidad es el proceso por el cual las neuronas se adaptan a una alteración con el tiempo y ocurre con mayor frecuencia en respuesta a la exposición repetida a estímulos. El ejercicio aeróbico aumenta la producción de factores neurotróficos (p. Ej., BDNF , IGF-1 , VEGF ) que median 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 un período de varios meses induce mejoras clínicamente significativas en las funciones ejecutivas y un mayor volumen de materia gris en casi todas las regiones del cerebro, y los aumentos más marcados ocurren en las regiones del cerebro que dan lugar a las 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 aumentos menos significativos del volumen de 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 de 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 mensurables en la memoria espacial . Los puntajes de aptitud física más altos , medidos por el VO ₂ máx. , Se asocian 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 dan como resultado una mejor capacidad para afrontar el estrés, una mejor función cognitiva y un aumento de la 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 que ocurren 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 interconectadas funcionalmente en respuesta a un ejercicio aeróbico constante. Tres revisiones indican que se producen mejoras marcadas en el volumen de materia gris prefrontal e hipocampal en adultos sanos que realizan regularmente 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 y el núcleo 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 anual del 1-2% en el volumen del hipocampo. Un estudio de neuroimagen con una muestra de 120 adultos reveló que la participación 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 más altos de condición física al inicio del estudio mostraron menos 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 materia blanca en el cuerpo calloso anterior , que normalmente se encoge con la edad.

Las diversas funciones de las estructuras cerebrales que muestran aumentos en el volumen de materia gris inducidos por el ejercicio incluyen:

• Cortezas cinguladas prefrontales y anteriores : necesarias para el control cognitivo de la conducta, en particular: memoria de trabajo , control de la atención , 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 la adicción
• Nucleus accumbens  : responsable de la prominencia de los 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 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 respuesta al estímulo y del 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 las funciones 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 , la velocidad de procesamiento de la información , la flexibilidad cognitiva (p. Ej., Cambio de tareas ), el control inhibitorio , la actualización y capacidad de la memoria de trabajo , la memoria declarativa y la 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 de pequeños a moderados para los aspectos de la memoria y la velocidad de procesamiento de la información. Puede ser que en los adultos mayores, los individuos se beneficien cognitivamente al participar tanto en ejercicios aeróbicos como de resistencia de al menos intensidad moderada. Las personas que tienen un estilo de vida sedentario tienden a tener funciones ejecutivas deterioradas en comparación con otras personas que no hacen ejercicio más físicamente. 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 de la atención y el control inhibitorio, aumentan la tendencia del individuo al 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, lo que resulta en un aumento de la señalización a través de su receptor tirosina quinasa , receptor de tropomiosina quinasa B (TrkB). Dado que el BDNF es capaz de cruzar la barrera hematoencefálica , una mayor síntesis de BDNF periférico también aumenta la señalización de BDNF en el cerebro. Los aumentos inducidos por el ejercicio en la señalización del BDNF se asocian con cambios epigenéticos beneficiosos , una función cognitiva mejorada, un estado de ánimo mejorado y una memoria mejorada. Además, la investigación ha brindado un gran apoyo al papel del BDNF en la neurogénesis del hipocampo, la plasticidad sináptica y la reparación neural. Realizar 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 da como resultado un aumento de hasta tres veces en los niveles de plasma sanguíneo y de BDNF; la intensidad del ejercicio se correlaciona positivamente con la magnitud del aumento de la biosíntesis y expresión de BDNF. Un metanálisis de estudios que involucran el efecto del ejercicio en los niveles de BDNF encontró que el ejercicio constante también aumenta modestamente los niveles de BDNF en reposo. Esto tiene importantes implicaciones 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 el BDNF contribuye a los efectos reductores de la ansiedad de los antidepresivos. El aumento de los niveles de BDNF causado por el ejercicio ayuda a revertir la disminución de BDNF inducida por el estrés que media el estrés a corto plazo y amortigua las enfermedades relacionadas con el estrés a largo plazo.

Señalización IGF-1

El IGF-1 es un péptido y un factor neurotrófico que media algunos de los efectos de la hormona del crecimiento ; IGF-1 provoca sus efectos fisiológicos mediante la unión a una específica de la tirosina quinasa del receptor , el receptor de IGF-1 , para el crecimiento de tejido de control y remodelación. En el cerebro, el IGF-1 funciona como un factor neurotrófico que, como el BDNF , juega un papel importante en la cognición, la neurogénesis y la supervivencia neuronal. La actividad física se asocia con niveles elevados de IGF-1 en 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 el IGF-1 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 la "aptitud cerebral". La cantidad de IGF-1 liberada al plasma sanguíneo durante el ejercicio se correlaciona positivamente con la intensidad y 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 tirosina quinasas, VEGFR1 y VEGFR2 , que se expresan en neuronas y células gliales en el cerebro. La hipoxia , o suministro de oxígeno celular inadecuado, regula fuertemente al alza la expresión de VEGF y VEGF ejerce un efecto neuroprotector en las neuronas hipóxicas. Al igual que el BDNF y el IGF-1 , 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 la formación de vasos sanguíneos en el sistema nervioso central . Se ha demostrado que los aumentos de la señalización de VEGF inducidos por el ejercicio mejoran el volumen sanguíneo cerebral y contribuyen a la neurogénesis inducida por el ejercicio en el hipocampo.

GPLD1

En julio de 2020, los científicos informaron que después de que los ratones hacen ejercicio, sus hígados secretan la proteína GPLD1 , que también está elevada en los seres humanos de edad avanzada que hacen ejercicio con regularidad, que esto se asocia con una función cognitiva mejorada en ratones de edad avanzada y que aumenta la cantidad de GPLD1 producida por el hígado del ratón. en ratones viejos a través de la ingeniería genética podría producir muchos beneficios del ejercicio regular para sus cerebros, como un aumento de los niveles de BDNF, neurogénesis y un mejor funcionamiento cognitivo en las pruebas.

Irisin

Un estudio que utilizó ratones knock-out para FNDC5 y una elevación artificial de los niveles circulantes de irisina mostró que la irisina confiere efectos cognitivos beneficiosos del ejercicio físico y que puede servir como mimético del ejercicio en ratones en los que podría "mejorar tanto el déficit cognitivo como la neuropatología en Modelos de ratón de la enfermedad de Alzheimer ". Por lo tanto, se está investigando el mediador y su sistema regulador en busca de posibles intervenciones para mejorar, o mejorar aún más, la función cognitiva o aliviar la enfermedad de Alzheimer en humanos. Los experimentos indican que la irisina puede estar relacionada con la regulación del BDNF y la neurogénesis en ratones.

Efectos a corto plazo

Efectos transitorios sobre la cognición

Además de los efectos persistentes sobre la cognición que resultan de varios meses de ejercicio diario, se ha demostrado que el ejercicio intenso (es decir, una sola sesión de ejercicio) mejora transitoriamente varias funciones cognitivas. Las revisiones y metanálisis de la investigación sobre los efectos del ejercicio agudo en 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, la resolución de problemas, la flexibilidad cognitiva, la fluidez verbal , toma de decisiones y control inhibitorio: todos mejoran durante un período de hasta 2 horas después del ejercicio. Una revisión sistemática de estudios realizados en niños también sugirió que algunas de las mejoras inducidas por el ejercicio en la función ejecutiva son evidentes después de sesiones únicas de ejercicio, mientras que otros aspectos (p. Ej., Control de la atención) solo mejoran después de un ejercicio constante de forma regular. Otra investigación ha sugerido mejoras de rendimiento inmediatas durante el ejercicio, como mejoras simultáneas con el ejercicio en la velocidad de procesamiento durante las tareas de la 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 "euforia del corredor " en las carreras de fondo o " remero alto "en el remo . Las revisiones médicas actuales indican que varios euforizantes 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

Vías biosintéticas de catecolaminas y aminas traza en el cerebro humano L- fenilalanina L- tirosina L -DOPA Epinefrina Fenetilamina p -Tiramina Dopamina Noradrenalina N- metilfenetilamina N- metiltiramina p -Octopamina Sinefrina 3-metoxitiramina AADC AADC AADC vía primaria PNMT PNMT PNMT PNMT AAAH AAAH cerebro CYP2D6 camino menor COMT DBH DBH En los seres humanos, las catecolaminas y las trazas de aminas fenetilaminérgicas se derivan del aminoácido L-fenilalanina .

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 del ácido β-fenilacético en la orina , el principal metabolito de la fenetilamina. Dos revisiones señalaron un estudio en el que la concentración promedio de ácido β-fenilacético en orina de 24 horas entre los participantes después de solo 30 minutos de ejercicio intenso aumentó en un 77% en relación con las concentraciones iniciales en sujetos de control en reposo; las revisiones sugieren que la síntesis de fenetilamina aumenta drásticamente mientras una persona 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 catecolamina a partir de la L - fenilalanina mediante la descarboxilasa de aminoácidos aromáticos (AADC) aproximadamente a la misma velocidad a la que se produce la dopamina .

A la luz de esta observación, el artículo original y ambas revisiones sugieren que la fenetilamina desempeña un papel destacado en la mediación de los efectos eufóricos que mejoran el estado de ánimo de la euforia de un corredor, ya que tanto la fenetilamina como la anfetamina son potentes euforizantes.

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 mejores estados de ánimo. El ejercicio de intensidad moderada produce el mayor aumento en la síntesis de β-endorfinas , mientras que las formas de ejercicio de mayor y menor intensidad se asocian con aumentos más pequeños en la síntesis de β-endorfinas . 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 se correlaciona positivamente con el nivel general de actividad física diaria. Sin embargo, los datos de roedores y humanos han demostrado que el bloqueo farmacológico de las endorfinas endógenas no previene el desarrollo de la euforia del corredor, mientras que el bloqueo de los endocannabinoides sí lo hace.

Anandamida

La anandamida es un cannabinoide endógeno y un neurotransmisor retrógrado que se une a los receptores de cannabinoides (principalmente CB ₁ ), produciendo a su vez euforia. Se ha demostrado que el ejercicio aeróbico provoca un aumento en los niveles plasmáticos de anandamida, donde la magnitud de este aumento es mayor a una intensidad de ejercicio moderada (es decir, ejercicio a ~ ⁠70⁠ – ⁠80⁠% de frecuencia cardíaca máxima). 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 una euforia y el ejercicio aeróbico se asocia con efectos eufóricos, se ha propuesto que la anandamida media en parte los efectos del ejercicio que mejoran el estado de ánimo a corto plazo (p. Ej., La euforia de la euforia de un corredor) a través del aumento de la actividad inducida por el ejercicio. su síntesis.

En ratones, se demostró que ciertas características de la euforia de un corredor dependen de los receptores cannabinoides. La alteración 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 de correr.

El 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 activando el eje hipotalámico-pituitario-adrenal (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 niveles altos de cortisol causa deficiencias en el control cognitivo y tiene efectos neurotóxicos en el cerebro humano. Por ejemplo, el estrés psicológico crónico disminuye la expresión de BDNF , lo que tiene efectos perjudiciales sobre el volumen del hipocampo y puede provocar depresión .

Como factor de estrés físico, el ejercicio aeróbico estimula la secreción de cortisol de una manera dependiente de la intensidad; sin embargo, no resulta en 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 negativo transitorio . Las personas que han hecho ejercicio recientemente muestran mejoras en las conductas de afrontamiento del estrés. El ejercicio aeróbico aumenta la aptitud física y reduce la reactividad neuroendocrina (es decir, el eje HPA ) y, por lo tanto, reduce la respuesta biológica al estrés psicológico en humanos (p. Ej., Liberación reducida de cortisol y respuesta de frecuencia cardíaca atenuada ). El ejercicio también revierte las disminuciones inducidas por el estrés en la expresión y la señalización de BDNF en el cerebro, actuando así 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, incluidos el aprendizaje y la memoria. Según modelos animales, el ejercicio parece normalizar los niveles excesivos de neurotransmisión de glutamato en el núcleo accumbens que se produce 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 inhibidor sobre la neurotransmisión glutamatérgica en esta región, lo que 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 monoamínicos

Acetilcolina

Efectos en los 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 de inteligencia, rendimiento, pruebas verbales, pruebas matemáticas, nivel de desarrollo / preparación académica y otras, con la excepción de la memoria, que se encontró que no estaba relacionada con la actividad física. La correlación fue más fuerte para los rangos de edad de 4 a 7 y 11 a 13 años. Por otro lado, Chaddock y colaboradores (2011) encontraron resultados que contrastaban con el metanálisis de Sibley y Etnier. En su estudio, la hipótesis era que los niños con menor aptitud física se desempeñarían mal en el control ejecutivo de la memoria y tendrían menores volúmenes de hipocampo en comparación con los niños con mayor aptitud física. En lugar de que la actividad física no esté relacionada con la memoria en los niños de entre 4 y 18 años de edad, es posible que los preadolescentes de mayor aptitud física tengan mayores volúmenes de hipocampo que los preadolescentes de menor aptitud física. Según un estudio anterior realizado por Chaddock y sus colegas (Chaddock et al. 2010), un mayor volumen del hipocampo daría como resultado un mejor control ejecutivo de la memoria. Concluyeron que el volumen del hipocampo se asoció positivamente con el desempeño en 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 metanálisis de Best (2010) sobre el efecto de la actividad en la función ejecutiva de los niños, se utilizan dos diseños experimentales distintos para evaluar el ejercicio aeróbico en la cognición. El primero es el ejercicio crónico, en el que los niños son asignados al azar a un programa de ejercicio aeróbico 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 enfoque para las juntas de educación que toman decisiones sobre si la educación física debe implementarse en el plan de estudios de la escuela, 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 tenían las puntuaciones más altas en comparación con los que participaron en una actividad física moderada o nula. Los niños que participaron en una actividad física vigorosa obtuvieron tres puntos más, en promedio, en su prueba académica, que consistió en matemáticas, ciencias, inglés y estudios del mundo.

Los estudios en animales también han demostrado que el ejercicio puede afectar el desarrollo del cerebro en una etapa temprana de la vida. Los ratones que tenían acceso a ruedas para correr y otros equipos de ejercicio similares 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 vinculado niveles bajos de aptitud aeróbica en niños con función ejecutiva deteriorada en adultos mayores, pero existe una creciente evidencia de que también puede estar asociado con una falta de atención selectiva, inhibición de respuesta y control de interferencia.

Efectos sobre los trastornos del sistema nervioso central

El ejercicio como prevención y tratamiento de las adicciones a las drogas

La evidencia clínica y preclínica indica que el ejercicio aeróbico constante, especialmente el ejercicio de resistencia (p. Ej., Correr un maratón ), en realidad previene el desarrollo de ciertas adicciones a las drogas y es un tratamiento complementario eficaz para la adicción a las drogas y la adicción a los psicoestimulantes en particular. El ejercicio aeróbico constante en función de la magnitud (es decir, por duración e intensidad) reduce el riesgo de adicción a las drogas, que parece ocurrir mediante la reversión de la neuroplasticidad relacionada con la adicción inducida por las drogas. Una revisión señaló que el ejercicio puede prevenir el desarrollo de adicción a las drogas al alterar la inmunorreactividad de ΔFosB o c-Fos en el cuerpo estriado u otras partes del sistema de recompensa . Además, el ejercicio aeróbico disminuye la autoadministración de psicoestimulantes, 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 estriatal (DRD2) (aumento de la densidad de DRD2) a los inducidos por el uso de estimulantes patológicos ( disminución de la densidad de DRD2). En consecuencia, el ejercicio aeróbico constante puede conducir a mejores resultados del tratamiento cuando se usa como tratamiento complementario para la adicción a las drogas. A partir de 2016, todavía se necesita más investigación clínica para comprender los mecanismos y confirmar la eficacia del ejercicio en el tratamiento y la prevención de la adicción a las drogas.

Resumen de la plasticidad relacionada con la adicción

Forma de neuroplasticidad o plasticidad conductual.	Tipo de reforzador						Fuentes
	Opiáceos	Psicoestimulantes	Alimentos ricos en grasas o azúcares	Relaciones sexuales	Ejercicio físico (aeróbico)	Enriquecimiento ambiental
Expresión de ΔFosB en MSN de tipo D1 del núcleo accumbens	↑	↑	↑	↑	↑	↑
Plasticidad conductual
Escalada de ingesta	sí	sí	sí
Sensibilización cruzada con psicoestimulantes	sí	No aplica	sí	sí	Atenuado	Atenuado
Psicoestimulantes autoadministración	↑	↑	↓		↓	↓
Preferencia de lugar condicionada por psicoestimulantes	↑	↑	↓	↑	↓	↑
Restablecimiento del comportamiento de búsqueda de drogas	↑	↑			↓	↓
Plasticidad neuroquímica
Fosforilación de CREB en el núcleo accumbens	↓	↓	↓		↓	↓
Respuesta de dopamina sensibilizada en el núcleo accumbens	No	sí	No	sí
Señalización de dopamina estriatal alterada	↓ DRD2 , ↑ DRD3	↑ DRD1 , ↓ DRD2 , ↑ DRD3	↑ DRD1 , ↓ DRD2 , ↑ DRD3		↑ DRD2	↑ DRD2
Señalización de opioides estriatal alterada	Sin cambios o con ↑ μ-receptores opioides	↑ receptores μ-opioides ↑ receptores κ-opioides	↑ receptores μ-opioides	↑ receptores μ-opioides	Ningún cambio	Ningún cambio
Cambios en los péptidos opioides estriatales	↑ dinorfina Sin cambios: encefalina	↑ dinorfina	↓ encefalina		↑ dinorfina	↑ dinorfina
Plasticidad sináptica mesocorticolímbica
Número de dendritas en el núcleo accumbens	↓	↑		↑
Densidad de la columna dendrítica en el núcleo accumbens	↓	↑		↑

desorden hiperactivo y deficit de atencion

El ejercicio físico regular, particularmente el ejercicio aeróbico, es un tratamiento complementario eficaz para el TDAH en niños y adultos, especialmente 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 lo son actualmente conocido. En particular, los efectos a largo plazo del ejercicio aeróbico regular en las personas con TDAH incluyen un mejor comportamiento y habilidades motoras, funciones ejecutivas mejoradas (incluida la atención, el control inhibitorio y la planificación , entre otros dominios cognitivos), una mayor velocidad de procesamiento de la información y una mejor memoria. Las calificaciones de padres y maestros de los resultados conductuales y socioemocionales en respuesta al ejercicio aeróbico regular incluyen: mejor funcionamiento general, reducción de los síntomas del TDAH, mejor autoestima, niveles reducidos de ansiedad y depresión, menos quejas somáticas, mejor comportamiento académico y en el aula, y comportamiento social mejorado. Hacer ejercicio mientras se toma medicación estimulante aumenta el efecto de la medicación estimulante en la función ejecutiva. Se cree que estos efectos a corto plazo del ejercicio están mediados por una mayor abundancia de dopamina 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 los seres humanos, un efecto que se cree está mediado por la señalización mejorada del BDNF en el cerebro. Varias revisiones sistemáticas han analizado el potencial del ejercicio físico en el tratamiento de los trastornos depresivos . La revisión de la Colaboración Cochrane de 2013 sobre el ejercicio físico para la depresión señaló que, basándose en pruebas limitadas, es más eficaz que una intervención de control y comparable a las terapias psicológicas o farmacológicas 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 las enfermedades mentales 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 de los ensayos clínicos respalda 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 eficaz para la depresión diagnosticada clínicamente en adultos mayores.

Un metanálisis de julio de 2016 concluyó que el ejercicio físico mejora la calidad de vida general en las personas con depresión en comparación con los controles.

Cánceres de cerebro

Defecto cognitivo leve

La actualización de enero de 2018 de la Academia Estadounidense de Neurología de su guía de práctica clínica para el deterioro cognitivo leve establece que los médicos deben recomendar ejercicio regular (dos veces por semana) a las personas que han sido diagnosticadas con esta afección. 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 prevalente de demencia , que representa aproximadamente el 65% de todos los casos de demencia; se caracteriza por deterioro de la función cognitiva, anomalías del comportamiento y una capacidad reducida para realizar las actividades básicas de la vida diaria . Dos revisiones sistemáticas metaanalíticas de ensayos controlados aleatorios con una duración 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, basándose en modelos de ratones transgénicos, los efectos cognitivos del ejercicio en la enfermedad de Alzheimer pueden resultar de una reducción en la cantidad de placa amiloide .

El estudio prospectivo de 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 Caerphilly han encontrado que el ejercicio está asociado con una menor incidencia de demencia y una reducción del deterioro cognitivo. Una revisión sistemática posterior de estudios longitudinales también encontró que niveles más altos de actividad física están asociados con una reducción en el riesgo de demencia y deterioro cognitivo; Esta revisión afirmó además que el aumento de la actividad física parece estar relacionado causalmente 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 alteración de la marcha .

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 sus colegas (1999) encontró que el entrenamiento aeróbico mejoró los procesos de control ejecutivo apoyados por las regiones frontal y prefrontal del cerebro. Estas regiones son responsables de los déficits cognitivos en los 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 sus colegas (2010) realizaron un estudio de caso basado en esta literatura donde dieron a los participantes con EP en etapa temprana a media y al grupo de control evaluaciones cognitivas / del lenguaje con regímenes de ejercicio. Los individuos realizaron 20 minutos de ejercicio aeróbico tres veces a la semana durante 8 semanas en un ciclo de ejercicio estacionario. 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.

Ver también

Notas

Referencias