La Teoría de la Evolución aporta las razones | 06 ENE 20

¿Por qué el cerebro necesita ejercicio?

La historia evolutiva de los humanos explica por qué la actividad física es importante para la salud del cerebro.
Autor/a: David A. Raichlen, Gene E. Alexander  Fuente: Scientific American Why Your Brain Needs Exercise

En la década de 1990, los investigadores anunciaron una serie de descubrimientos que alterarían un principio fundamental de la neurociencia. Durante décadas, se entendió que el cerebro maduro era incapaz de desarrollar nuevas neuronas. Una vez que un individuo alcanza la edad adulta el cerebro comeienza a perder neuronas en lugar de ganarlas.

Pero se estaba acumulando evidencia de que el cerebro adulto podría, de hecho, generar nuevas neuronas.

En un experimento particularmente sorprendente con ratones, los científicos descubrieron que simplemente correr sobre una rueda condujo al nacimiento de nuevas neuronas en el hipocampo, una estructura cerebral asociada con la memoria.

Desde entonces, otros estudios han establecido que el ejercicio también tiene efectos positivos en el cerebro de los humanos, especialmente a medida que envejecemos, y que incluso puede ayudar a reducir el riesgo de enfermedad de Alzheimer y otras afecciones neurodegenerativas. Pero la investigación planteó una pregunta clave: ¿por qué el ejercicio afecta al cerebro?

La actividad física mejora la función de muchos sistemas de órganos en el cuerpo, pero los efectos generalmente están relacionados con un mejor rendimiento deportivo. Por ejemplo, cuando camina o corre, sus músculos demandan más oxígeno y, con el tiempo, su sistema cardiovascular responde aumentando el tamaño del corazón y construyendo nuevos vasos sanguíneos. Los cambios cardiovasculares son principalmente una respuesta a los desafíos físicos del ejercicio, que pueden mejorar la resistencia. Pero, ¿qué desafío provoca una respuesta del cerebro?

Responder esta pregunta requiere que reconsideremos nuestros puntos de vista sobre el ejercicio. Las personas a menudo consideran que caminar y correr son actividades que el cuerpo puede realizar en piloto automático. Pero la investigación llevada a cabo durante la última década indicaría que esta sabiduría popular está equivocada.

El ejercicio parece ser tanto una actividad cognitiva como física.

De hecho, este vínculo entre la actividad física y la salud del cerebro puede remontarse a millones de años hasta el origen de los rasgos distintivos de la humanidad. Si podemos entender mejor por qué y cómo el ejercicio involucra al cerebro, quizás podamos aprovechar las vías fisiológicas relevantes para diseñar rutinas de ejercicio novedosas que impulsen la cognición de las personas a medida que envejecen, trabajo que hemos comenzado a emprender, afirman los autores.

Haciendo flexiones con el cerebro

Para explorar por qué el ejercicio beneficia al cerebro, primero debemos considerar qué aspectos de la estructura cerebral y la cognición parecen responder mejor a él. Cuando los investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, liderados por Fred Gage y Henriette Van Praag, mostraron en la década de 1990 que correr aumentó el nacimiento de nuevas neuronas del hipocampo en ratones, notaron que este proceso parecía estar vinculado a la producción de una proteína llamada factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF).

El BDNF se produce en todo el cuerpo y en el cerebro, y promueve tanto el crecimiento como la supervivencia de las neuronas nacientes.

El grupo de Salk y otros continuaron demostrando que la neurogénesis inducida por el ejercicio está asociada con un mejor rendimiento en tareas relacionadas con la memoria en roedores. Los resultados de estos estudios fueron sorprendentes porque la atrofia del hipocampo está ampliamente relacionada con las dificultades de memoria durante el envejecimiento humano saludable y se produce en mayor medida en personas con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. Los hallazgos en roedores proporcionaron una visión inicial de cómo el ejercicio podría contrarrestar esta disminución.

Después de este trabajo en animales, los investigadores llevaron a cabo una serie de investigaciones que determinaron que en los humanos, al igual que en los roedores, el ejercicio aeróbico conduce a la producción de BDNF y aumenta la estructura, es decir, el tamaño y la conectividad, de las áreas clave del cerebro, incluido el hipocampo. En un ensayo aleatorio realizado en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign por Kirk Erickson y Arthur Kramer, 12 meses de ejercicio aeróbico condujeron a un aumento en los niveles de BDNF, un aumento en el tamaño del hipocampo y mejoras en la memoria en adultos mayores.

Otros investigadores han encontrado asociaciones entre el ejercicio y el hipocampo en una variedad de estudios observacionales. En nuestro propio estudio de más de 7,000 adultos de mediana edad a adultos mayores en el Reino Unido, publicado en 2019 en Brain Imaging and Behavior, demostramos que las personas que dedicaron más tiempo a una actividad física moderada a vigorosa tenían volúmenes de hipocampo más grandes.

Aunque todavía no es posible decir si estos efectos en los humanos están relacionados con la neurogénesis u otras formas de plasticidad cerebral, como el aumento de las conexiones entre las neuronas existentes, los resultados indican claramente que el ejercicio puede beneficiar el hipocampo del cerebro y sus funciones cognitivas.

Los investigadores también han documentado vínculos claros entre el ejercicio aeróbico y los beneficios para otras partes del cerebro, incluida la expansión de la corteza prefrontal. Tal aumento de esta región se ha relacionado con funciones cognitivas ejecutivas más agudas, que involucran aspectos de planificación, toma de decisiones y multitarea, habilidades que, como la memoria, tienden a disminuir con un envejecimiento saludable y se degradan aún más en presencia de Alzheimer. Los científicos sospechan que el aumento de las conexiones entre las neuronas existentes, en lugar del nacimiento de nuevas neuronas, son responsables de los efectos beneficiosos del ejercicio en la corteza prefrontal y otras regiones del cerebro fuera del hipocampo.

Vertical y activo

Con la creciente evidencia de que el ejercicio aeróbico puede mejorar la salud del cerebro, especialmente en adultos mayores, el siguiente paso fue descubrir exactamente qué desafíos cognitivos plantea la actividad física que desencadenan esta respuesta adaptativa. Comenzamos a pensar que examinar la relación evolutiva entre el cerebro y el cuerpo podría ser un buen lugar para comenzar.

Los homínidos (el grupo que incluye a los humanos modernos y nuestros parientes cercanos y extintos) se separaron del linaje que los llevó a nuestros parientes vivos más cercanos, los chimpancés y los bonobos, entre seis y siete millones de años atrás. En ese tiempo, los homínidos desarrollaron una serie de adaptaciones anatómicas y conductuales que nos distinguen de otros primates. Creemos que dos de estos cambios evolutivos en particular vinculan el ejercicio a la función cerebral de manera que las personas puedan hacer uso de la actualidad.

Primero, nuestros antepasados pasaron de caminar a cuatro patas a caminar erguidos solo con las patas traseras. Esta postura bípeda significa que hay momentos en que nuestros cuerpos se equilibran precariamente sobre un pie en lugar de dos o más extremidades como en otros simios. Para lograr esta tarea, nuestros cerebros deben coordinar una gran cantidad de información y, en el proceso, hacer ajustes a la actividad muscular en todo el cuerpo para mantener nuestro equilibrio. Al coordinar estas acciones, también debemos estar atentos a cualquier obstáculo ambiental. En otras palabras, simplemente porque somos bípedos, nuestros cerebros pueden estar más desafiados cognitivamente que los de nuestros antepasados cuadrúpedos.

Segundo, la forma de vida de los homínidos cambió para incorporar niveles más altos de actividad aeróbica. La evidencia fósil indica que en las primeras etapas de la evolución humana, nuestros antepasados fueron probablemente simios bípedos relativamente sedentarios que comieron principalmente plantas. Sin embargo, hace unos dos millones de años, a medida que los hábitats se secaban bajo un clima frío, al menos un grupo de humanos ancestrales comenzó a alimentarse de una nueva manera, cazando animales y recolectando alimentos vegetales. La caza y la recolección dominaron las estrategias de subsistencia humana durante casi dos millones de años hasta el advenimiento de la agricultura y el pastoreo hace unos 10.000 años. Con Herman Pontzer de la Universidad de Duke y Brian Wood de la Universidad de California, Los Ángeles, hemos demostrado que debido a las largas distancias recorridas en busca de alimento, la caza y la recolección implican mucha más actividad aeróbica que en otros simios.

 

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