Ejercicio: Cerebro, Aprendizaje y Memoria

La actividad física juega un papel enorme en mantener un cuerpo saludable, pero al mismo tiempo provee beneficios únicos para los sistemas vasculares y cerebrales que sostienen un cerebro sano.¹

No es inusual pensar del cerebro como una estructura compleja y difícil de entender. Hasta cierto punto esa fama está bien merecida. No obstante, la intención de este artículo es devengar los numerosos impactos positivos que tiene la actividad física sobre la salud del cerebro. Para esto es necesario repasar algunos conceptos básicos.

Anatomía: células y comunicación

En esencia, podemos ver al cerebro como el “centro de comando” de nuestro sistema nervioso central (SNC). Este recibe señales desde los diversos receptores sensitivos en el cuerpo y “devuelve” mandatos a los músculos. Por ejemplo, tenemos estructuras en nuestras manos que perciben el calor y mientras más cerca estamos y más tiempo duramos con las manos cerca del fuego, el cerebro interpreta estas señales como nocivas y manda a los músculos de la mano a alejarse del fuego. Este mecanismo predomina en todo el cuerpo.

El cerebro pesa unas 3 libras que representan aproximadamente el 2-3% de nuestro peso corporal (¡y aún así consume el 20% de todo el oxígeno que respiramos!). Tiene dos hemisferios (“mitades”) y cada hemisferio tiene 4 lóbulos con diferentes funciones:

• El lóbulo frontal es importante para las funciones cognitivas, como el pensamiento y la planificación anticipada, y para el control del movimiento voluntario.
• El lóbulo temporal genera recuerdos y emociones.
• El lóbulo parietal integra información de diferentes sentidos y es importante para la orientación espacial y la navegación.
• El procesamiento visual tiene lugar en el lóbulo occipital, cerca de la parte posterior del cráneo.

Otras dos estructuras importantes que debemos saber son:

• Hipotálamo: responsable de formar, almacenar y procesar la memoria.
• Corteza prefrontal: regula funciones cognitivas, emocionales y de comportamiento.

Sabiendo esto, podemos entender mejor como el cerebro se comunica y como el ejercicio puede (y lo hace) influir en estos procesos.

1. A través de toda su estructura el cerebro cuenta con casi noventa billones (90,000,000,000) de células llamadas neuronas.
2. Estas neuronas se pasan información entre sí mediante un proceso llamado sinapsis.
3. El mecanismo que permite que estas sinapsis se fortalezcan y se mantengan a lo largo del tiempo se conoce como “potenciación a largo plazo”. Esto también permite que estas conexiones neuronales se hablen más frecuente y más rápido facilitando así el proceso de aprendizaje y retención de información.²
4. Todo esto le confiere al cerebro la capacidad de cambiar su estructura anatómica. A esta capacidad se le llama “neuroplasticidad”. El cerebro se adapta a factores y estímulos externos sean agudos y/o crónicos produciendo la creación de más neuronas.³
5. Hay varias moléculas vinculadas con este proceso de neuroplasticidad:⁴
   1. Factor neurotrópico derivado del cerebro (BDNF en inglés).
   2. Factor derivado de la línea celular glial (GDNF en inglés).
   3. Factor de crecimiento nervioso (NGF en inglés).
   4. Neurotropina 3 y 4 (NT3, NT4).

Con esta simple base anatómica se nos hará mucho más fácil entender como el ejercicio nos ayuda en actividades como aprendizaje y la memoria.

Beneficios del ejercicio para el aprendizaje y la memoria.

Directo al punto, la manera en que el ejercicio puede mejorar el proceso de aprendizaje y retención de memoria es promoviendo un aumento del flujo sanguíneo (más sangre circulando) en toda la corteza cerebral. Esto al mismo tiempo produce una elevación de las moléculas previamente mencionadas (BDNF, GDNF, NT3, NT4) mejorando así la neurotransmisión (comunicación entre neuronas) en todas las edades .⁵

Vía hipotética para los efectos mediados por el ejercicio sobre las funciones cerebrales: tanto el ejercicio de resistencia como el de resistencia, incluso si tienen diferentes cinéticas y propiedades, permiten la síntesis muscular y liberan miocinas (p. ej., factor neurotrófico derivado del cerebro, BDNF), así como de metabolitos (como el lactato) en la circulación; estas moléculas pueden atravesar la barrera hematoencefálica (BBB) ​​a nivel de los capilares cerebrales (flechas grises) y afectar las funciones tanto de las neuronas como de las células gliales, modificando así la neurotransmisión en diferentes regiones del cerebro. Como se explica en el texto, la neurotransmisión puede activar vías que conducen a modificaciones de la expresión génica.

Di Liegro CM, Schiera G, Proia P, Di Liegro I. Physical Activity and Brain Health. Genes (Basel). 2019 Sep 17;10(9):720

En esencia, mientras más liberación haya de estas moléculas mayores beneficios obtendremos a corto, mediano y largo plazo.

La capacidad cognitiva del ser humano decae progresivamente a la par que envejecemos. Aunque hay evidencia de que dicho decaimiento empieza en poco grado desde los 20-30 años, es más obvio después de los 70 años.⁶ Por lo que resulta obvio que mientras más temprano empecemos a practicar actividad física más podemos retardar este proceso de declive. Aquí destacamos los beneficios observados del ejercicio en el aprendizaje por rangos de edades:

• 6 – 13 años:
  • Mejoría de funciones cerebrales ejecutivas (pensar, planer, organizar, etc)⁷
  • Mejora de atención.⁸
  • Mayores logros académicos.⁹
• 14 – 18 años:
  • Aunque aún falta evidencia, según Esteban-Cornejo et al. demostraron una correlación positiva de un 70% entre logros académicos y la práctica de actividad física.¹⁰
• 18 – 50 años:
  • Falta evidencia.
• Mayores de 50 años:
  • Aumento de funciones cerebrales ejecutivas.¹¹
  • Mejora de memoria episódica, fluidez en las palabras, velocidad de procesamiento.¹²

Conociendo ya los numerosos beneficios que tiene la actividad física en el cerebro, impera la pregunta de “¿qué tipo de ejercicio y en qué cantidad es suficiente?”, veamos.

Ferris, et al. destacaron que tanto la actividad aguda de alta intensidad como el ejercicio aeróbico regular y moderado aumentan los niveles de factores neurotróficos circulantes y mejoran la neurotransmisión, ejerciendo efectos beneficiosos sobre el estado de ánimo y las funciones cognitivas en personas de todas las edades.⁵

En otro estudio con adultos mayores de 65 años, Colcombe et al. notaron que la practica regular de ejercicios como caminar, bicicleta, entrenamiento de resistencia tuvieron un score mayor en tests de memoria y menor riesgo de padecer de demencia.¹³

Por otro lado, Griffin et al. mostraron que cinco semanas de bicicleta a tres veces por semana en baja intensidad aumentaron también los niveles de BDNF.¹⁴

Es evidente que en comparación con no hacer nada, la actividad física provee enormes beneficios para la memoria y todo el proceso de aprendizaje. Incluso con el hecho de salir a caminar uno 10 minutos todos los días puede inducir a la creación de nueva conexiones neuronales promoviendo la capacidad neuroplástica del cerebro.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Erickson KI, Hillman C, Stillman CM, Ballard RM, Bloodgood B, Conroy DE, Macko R, Marquez DX, Petruzzello SJ, Powell KE; FOR 2018 PHYSICAL ACTIVITY GUIDELINES ADVISORY COMMITTEE*. Physical Activity, Cognition, and Brain Outcomes: A Review of the 2018 Physical Activity Guidelines. Med Sci Sports Exerc. 2019 Jun;51(6):1242-1251. doi: 10.1249/MSS.0000000000001936. PMID: 31095081; PMCID: PMC6527141.
2. Di Liegro CM, Schiera G, Proia P, Di Liegro I. Physical Activity and Brain Health. Genes (Basel). 2019 Sep 17;10(9):720. doi: 10.3390/genes10090720. PMID: 31533339; PMCID: PMC6770965.
3. Gulyaeva N. V. Molecular mechanisms of neuroplasticity: an expanding universe. Biochemistry (Moscow) 2017;82(3):237–242. doi: 10.1134/S0006297917030014.
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11. Colcombe S, Kramer AF. Fitness effects on the cognitive function of older adults: a meta-analytic study. Psychol Sci. 2003;14(2):125–30.
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13. Colcombe S, Kramer AF. Fitness effects on the cognitive function of older adults: a meta-analytic study. Psychol Sci. 2003;14:125–30. doi: 10.1111/1467-9280.t01-1-01430
14. Griffin EW, Mullally S, Foley C, Warmington SA, O’Mara SM, Kelly AM. Aerobic exercise improves hippocampal function and increases BDNF in the serum of young adult males. Physiol Behav. 2011;104:934–41. doi: 10.1016/j.physbeh.2011.06.005