Exercițiile fizice măresc puterea creierului — Oamenii în neuroștiință nu știu cum

Ale mele neurolog Tatăl s-a grăbit întotdeauna să recunoască că, în ciuda deceniilor de cercetare asupra creierului, încă nu știa cu adevărat cum anumite alegeri de stil de viață și obiceiuri zilnice îmbunătățesc sau diminuează performanța cognitivă.

Ca atlet colegial, tata a învățat anecdotic că exercițiile și un somn bun l-au ajutat să gândească mai bine și l-au facilitat performanta de varf la examene. Dar mai târziu, după absolvirea facultății de medicină, când a efectuat experimente pe animale menite să identifice cu exactitate cum stau lucrurile Exercițiile fizice și somnul au influențat anumite funcții ale creierului, cercetările sale au ridicat adesea mai multe întrebări noi decât au răspuns.

Noi cercetări umane (Williams și colab., 2023) despre modul în care exercițiile aerobice de intensitate moderată și privarea de somn afectează performanța cognitivă răspunde la câteva întrebări, dar pune, de asemenea, îndoieli asupra unei credința larg răspândită că nivelurile crescute de oxigen în cortexul prefrontal în timpul cardio este principala forță motrice a îmbunătățirilor induse de efort în functie executiva. Acest lucru în presă

Fiziologie și comportament hârtie a fost disponibilă online pe 17 noiembrie.

20 de minute de cardio sunt suficiente pentru a crește performanța cognitivă

Acest studiu în două direcții a solicitat participanților să efectueze teste cognitive care au evaluat diverse functii executive în diferite condiții, inclusiv să nu dormi suficient și să faci cardio într-o cameră hipoxică cu foarte puțin oxigen care a imitat condițiile de mare altitudine.

După cum era de așteptat, exercițiul s-a îmbunătățit cunoașterea în aproape orice situație. Interesant este că doze mici (20 de minute la intensitate moderată) de exerciții aerobice ar putea compensa scorurile mai mici la sarcinile cognitive din cauza lipsei de somn.

Deși creșterea oxigenului în cortexul prefrontal a fost asociată cu o performanță cognitivă mai bună pentru majoritatea, chiar și atunci când oamenii se confruntau cu hipoxie acută. iar creierul lor era lipsit de oxigen în timp ce făceau activitate aerobă de intensitate moderată, mulți încă s-au descurcat mai bine la sarcinile cognitive decât dacă ar fi stat așezați. încă. „Indiferent de somn sau de starea hipoxică, funcțiile executive sunt îmbunătățite în timpul unei perioade acute de exerciții de intensitate moderată”, explică autorii.

Oxigenarea cerebrală de la cardio nu este necesară pentru a stimula funcțiile executive

La fel ca o nouă descoperire în laboratorul tatălui meu a scos adesea la iveală noi necunoscute, cel mai recent studiu (2023) al lui Williams și colab. arată că doar 20 de minute de exerciții fizice pot crește performanța cognitivă chiar și după un somn prost, dar concluziile cercetării sugerează, de asemenea, că creșterea oxigenării cerebrale în timpul cardio nu este singurul mod în care exercițiile fizice stimulează creierul putere.

Acest studiu de hipoxie se adaugă la dovezile tot mai mari care sugerează că, contrar credinței populare, efortul este indus Doar oxigenarea corticală nu explică de ce activitatea aerobă de intensitate moderată îmbunătățește activitatea executivă funcţie.

„O ipoteză potențială a motivului pentru care exercițiile fizice îmbunătățesc performanța cognitivă este legată de creșterea fluxului sanguin cerebral și a oxigenării; cu toate acestea, descoperirile noastre sugerează că, chiar și atunci când exercițiile sunt efectuate într-un mediu cu niveluri scăzute de oxigen, participanții au fost încă capabil să îndeplinească sarcini cognitive mai bine decât atunci când sunt în repaus, în aceleași condiții”, a explicat Thomas Williams într-un mesaj din noiembrie. 2023 comunicat de presă.

În lucrarea lor recentă, Williams și coautorii subliniază că, deși cortexul prefrontal (PFC) este adesea considerat regiune primară a creierului asociată cu funcția executivă, performanța cognitivă solidă nu depinde numai de PFC. Mai degrabă, ei afirmă că optimizarea funcțiilor executive este „produsul unei serii de procese coordonate pe scară largă distribuite în regiunile cerebrale corticale și subcorticale, interconectate printr-o serie de neuronale complexe rețele”.

Chiar dacă hipoxia reduce oxigenarea cortexului prefrontal în timpul activității aerobe, cercetătorii speculează că alte regiuni ale creierului pot compensa atunci când lobii frontali nu sunt suficienti oxigen. Acestea fiind spuse, oamenii de știință în neuroștiință nu sunt exact siguri cum diferite regiuni ale creierului compensează dezoxigenarea corticală atunci când cineva care face cardio experimentează hipoxie acută.

Cele mai recente descoperiri ale lui Williams și colab. se potrivesc cu un alt studiu recent uman (Moriarity și colab., 2019), care a constatat că, deși exercițiile aerobice de intensitate moderată au crescut oxigenarea prefrontală, a avea mai mult oxigen în zonele corticale ale creierului nu a fost neapărat asociat cu îmbunătățirea cognitivă performanţă.

De fapt, cercetătorii au descoperit că exercițiile de intensitate mai mare (care au furnizat mai mult oxigen lobilor frontali ai creierului) au fost asociate cu viteze mai lente de procesare și cu o reducere a inteligenta fluida rezultatele testului.

Cardio întărește circuitul cerebro-cerebelos

Alte cercetări despre modul în care exercițiile fizice sporesc puterea creierului sugerează că activitatea fizică moderată până la viguroasă (MVPA) îmbunătățește conectivitatea funcțională dintre lobii frontali și cerebel. Efectuarea circuitelor neuronale dintre zonele corticale și subcorticale mai robuste poate ajuta întregul creier să lucreze în comun pentru a coordona mai bine procesele de gândire.

Dincolo de oxigenarea corticală, conectivitatea funcțională îmbunătățită între cerebel și creier poate ajuta la explicarea modului în care exercițiul aerobic ritmic îmbunătățește funcțiile executive, indiferent de hipoxie stare. (Vedea "Circuitele cerebro-cerebeloase ne amintesc: a ști nu este suficient")

Acum câțiva ani, cercetătorii (Li și colab., 2019) au descoperit că 30 de minute de exerciții aerobice au modificat rolul emisferei drepte a cerebelului atunci când procesează sarcini executive simple. După cum explică Lin Li și coautorii, „Este plauzibil ca exercițiul acut să modifice modelul de conectivitate funcțională între cerebelos. buclele și zonele legate de cogniție ale cortexului prefrontal și, prin urmare, îmbunătățesc performanța funcției executive după exercițiu."

Mesaj de luat acasă: Mai multe cercetări sunt necesare

Până de curând, se credea că creșterea oxigenării cortexului prefrontal a fost principala modalitate prin care activitatea aerobă de intensitate moderată a îmbunătățit performanța cognitivă. Munții de dovezi sugerează că creșterea oxigenului în lobii frontali prin intermediul cardioului crește puterea creierului. Cu toate acestea, cele mai recente descoperiri (2023) implică, de asemenea, că oxigenarea cerebrală singură nu explică de ce exercițiile fizice îmbunătățesc funcțiile executive.

Este nevoie de mai multe cercetări neuroștiințifice pentru a identifica toate mecanismele neuronale legate de exerciții - de la oxigenarea cortexului prefrontal pentru a îmbunătăți conectivitatea funcțională cerebro-cerebeloasă - care poate stimula creierul putere. Sperăm că studiile viitoare vor elucida rolul pe care regiunile corticale și subcorticale, cum ar fi cerebelul, îl joacă în creșterile legate de exerciții fizice în performanța cognitivă.