Efeitos neurobiológicos do exercício físico - Neurobiological effects of physical exercise

Efeitos neurobiológicos do exercício físico
Terapia por exercício  - intervenção médica
Uma mulher praticando exercícios aeróbicos
ICD-9-CM	93,19
Malha	D005081
LOINC	73986-2
eMedicine	324583
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Os efeitos neurobiológicos do exercício físico são numerosos e envolvem uma ampla gama de efeitos inter-relacionados na estrutura do cérebro, função cerebral e cognição . Um grande corpo de pesquisas em humanos demonstrou que exercícios aeróbicos consistentes (por exemplo, 30 minutos todos os dias) induzem melhorias persistentes em certas funções cognitivas , alterações saudáveis ​​na expressão gênica no cérebro e formas benéficas de neuroplasticidade e plasticidade comportamental ; alguns desses efeitos de longo prazo incluem: aumento do crescimento do neurônio , aumento da atividade neurológica (por exemplo, c-Fos e sinalização de BDNF ), melhora do enfrentamento do estresse, melhora do controle cognitivo do comportamento , melhora da memória declarativa , espacial e de trabalho , e estrutural e funcional melhorias nas estruturas e vias cerebrais associadas ao controle cognitivo e à memória. Os efeitos do exercício sobre a cognição têm implicações importantes para melhorar o desempenho acadêmico de crianças e estudantes universitários, melhorar a produtividade dos adultos, preservar a função cognitiva na velhice, prevenir ou tratar certos distúrbios neurológicos e melhorar a qualidade de vida geral .

Em adultos saudáveis, o exercício aeróbico mostrou induzir efeitos transitórios na cognição após uma única sessão de exercícios e efeitos persistentes na cognição após exercícios regulares ao longo de vários meses. Pessoas que realizam exercícios aeróbicos regularmente (por exemplo, corrida, corrida , caminhada rápida, natação e ciclismo) têm maiores pontuações na função neuropsicológica e testes de desempenho que medem certas funções cognitivas, como controle da atenção , controle inibitório , flexibilidade cognitiva , atualização da memória de trabalho e capacidade, memória declarativa , memória espacial , e velocidade de processamento de informação . Os efeitos transitórios do exercício sobre a cognição incluem melhorias na maioria das funções executivas (por exemplo, atenção, memória de trabalho, flexibilidade cognitiva, controle inibitório, resolução de problemas e tomada de decisão) e velocidade de processamento de informações por um período de até 2 horas após o exercício.

O exercício aeróbico induz efeitos de curto e longo prazo no humor e nos estados emocionais, promovendo o afeto positivo , inibindo o afeto negativo e diminuindo a resposta biológica ao estresse psicológico agudo . No curto prazo, os exercícios aeróbicos funcionam como um antidepressivo e euforizante , enquanto os exercícios consistentes produzem melhorias gerais no humor e na auto-estima .

O exercício aeróbico regular melhora os sintomas associados a uma variedade de distúrbios do sistema nervoso central e pode ser usado como terapia adjuvante para esses distúrbios. Há evidências claras da eficácia do tratamento com exercícios para transtorno depressivo maior e transtorno de déficit de atenção e hiperatividade . A Academia Americana de Neurologia da diretriz de prática clínica para o comprometimento cognitivo leve indica que os médicos devem recomendar o exercício físico regular (duas vezes por semana) para indivíduos que foram diagnosticados com esta condição. Avaliações de evidências clínicas também apóiam o uso de exercícios como terapia adjuvante para certas doenças neurodegenerativas , particularmente a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson . O exercício regular também está associado a um menor risco de desenvolver doenças neurodegenerativas. Um grande corpo de evidências pré-clínicas e evidências clínicas emergentes apóia o uso de exercícios como terapia adjuvante para o tratamento e prevenção de dependências de drogas . O exercício regular também foi proposto como uma terapia adjuvante para cânceres cerebrais .

Efeitos a longo prazo

Neuroplasticidade

Neuroplasticidade é o processo pelo qual os neurônios se adaptam a um distúrbio ao longo do tempo e ocorre com mais frequência em resposta à exposição repetida a estímulos. O exercício aeróbico aumenta a produção de fatores neurotróficos (por exemplo, BDNF , IGF-1 , VEGF ) que medeiam melhorias nas funções cognitivas e várias formas de memória, promovendo a formação de vasos sanguíneos no cérebro, neurogênese adulta e outras formas de neuroplasticidade. O exercício aeróbico consistente por um período de vários meses induz melhorias clinicamente significativas nas funções executivas e aumento do volume de massa cinzenta em quase todas as regiões do cérebro, com os aumentos mais marcantes ocorrendo nas regiões do cérebro que dão origem às funções executivas. As estruturas cerebrais que mostram as maiores melhorias no volume da substância cinzenta em resposta ao exercício aeróbio são o córtex pré-frontal , o núcleo caudado e o hipocampo ; aumentos menos significativos no volume de substância cinzenta ocorrem no córtex cingulado anterior , córtex parietal , cerebelo e núcleo accumbens . O córtex pré-frontal, o núcleo caudado e o córtex cingulado anterior estão entre as estruturas cerebrais mais significativas nos sistemas de dopamina e norepinefrina que dão origem ao controle cognitivo. A neurogênese induzida por exercício (ou seja, o aumento no volume da substância cinzenta) no hipocampo está associada a melhorias mensuráveis ​​na memória espacial . Pontuações mais altas de aptidão física , medidas pelo VO ₂ máx , estão associadas a melhor função executiva, velocidade de processamento de informações mais rápida e maior volume de substância cinzenta do hipocampo, núcleo caudado e núcleo accumbens. O exercício aeróbio de longo prazo também está associado a mudanças epigenéticas benéficas persistentes que resultam em melhor enfrentamento do estresse, função cognitiva melhorada e aumento da atividade neuronal ( sinalização c-Fos e BDNF ).

Crescimento estrutural

Avaliações de estudos de neuroimagem indicam que o exercício aeróbico consistente aumenta o volume da massa cinzenta em quase todas as regiões do cérebro, com aumentos mais pronunciados ocorrendo nas regiões do cérebro associadas ao processamento da memória, controle cognitivo, função motora e recompensa ; os ganhos mais proeminentes no volume da massa cinzenta são vistos no córtex pré-frontal, núcleo caudado e hipocampo, que apóia o controle cognitivo e o processamento da memória, entre outras funções cognitivas. Além disso, as metades esquerda e direita do córtex pré-frontal, do hipocampo e do córtex cingulado parecem se tornar mais funcionalmente interconectadas em resposta a exercícios aeróbicos consistentes. Três revisões indicam que melhorias marcantes no volume de substância cinzenta pré-frontal e hipocampal ocorrem em adultos saudáveis ​​que se envolvem regularmente em exercícios de média intensidade por vários meses. Outras regiões do cérebro que demonstram ganhos moderados ou menos significativos no volume da substância cinzenta durante a neuroimagem incluem o córtex cingulado anterior , córtex parietal , cerebelo e nucleus accumbens .

Demonstrou-se que o exercício regular contraria o encolhimento do hipocampo e o comprometimento da memória que ocorre naturalmente no final da vida adulta. Adultos sedentários com mais de 55 anos apresentam um declínio de 1–2% no volume do hipocampo anualmente. Um estudo de neuroimagem com uma amostra de 120 adultos revelou que a participação em exercícios aeróbicos regulares aumentou o volume do hipocampo esquerdo em 2,12% e do hipocampo direito em 1,97% no período de um ano. Os indivíduos no grupo de alongamento de baixa intensidade que tinham níveis de condicionamento físico mais elevados no início do estudo mostraram menos perda de volume do hipocampo, fornecendo evidências de que o exercício é protetor contra o declínio cognitivo relacionado à idade. Em geral, os indivíduos que se exercitam mais durante um determinado período têm maiores volumes hipocampais e melhor função de memória. O exercício aeróbico também mostrou induzir o crescimento nos tratos da substância branca no corpo caloso anterior , que normalmente encolhem com a idade.

As várias funções das estruturas cerebrais que mostram aumentos induzidos por exercícios no volume de substância cinzenta incluem:

• Córtex cingulado anterior e pré - frontal - necessários para o controle cognitivo do comportamento, particularmente: memória de trabalho , controle da atenção , tomada de decisão , flexibilidade cognitiva , cognição social e controle inibitório do comportamento; implicado no transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) e dependência
• Nucleus accumbens  - responsável pela saliência do incentivo ("querer" ou desejo, forma de motivação associada à recompensa ) e reforço positivo ; implicado em vício
• Hipocampo  - responsável pelo armazenamento e consolidação da memória declarativa e da memória espacial ; implicado na depressão
• Cerebelo  - responsável pela coordenação motora e aprendizagem motora
• Núcleo caudado  - responsável pela aprendizagem estímulo-resposta e controle inibitório; implicado na doença de Parkinson e TDAH
• Córtex parietal  - responsável pela percepção sensorial , memória de trabalho e atenção

Efeitos persistentes na cognição

De acordo com os papéis funcionais das estruturas cerebrais que exibem volumes aumentados de massa cinzenta, o exercício regular por um período de vários meses tem mostrado melhorar persistentemente numerosas funções executivas e várias formas de memória. Em particular, o exercício aeróbico consistente foi mostrado para melhorar o controlo de atenção , a velocidade de processamento de informação , flexibilidade cognitiva (por exemplo, a alternância de tarefas ), o controlo inibitório , a memória de trabalho actualização e capacidade, a memória declarativa , e da memória espacial . Em adultos jovens e de meia-idade saudáveis, os tamanhos de efeito de melhorias na função cognitiva são maiores para os índices de funções executivas e pequenos a moderados para aspectos de memória e velocidade de processamento de informações. Pode ser que, em adultos mais velhos, os indivíduos se beneficiem cognitivamente participando de exercícios aeróbicos e resistidos de intensidade pelo menos moderada. Indivíduos que têm um estilo de vida sedentário tendem a ter funções executivas prejudicadas em relação a outros não praticantes de exercícios físicos mais ativos. Uma relação recíproca entre exercício e funções executivas também foi observada: melhorias nos processos de controle executivo, como controle atencional e controle inibitório, aumentam a tendência do indivíduo para se exercitar.

Mecanismo de efeitos

Sinalização BDNF

Um dos efeitos mais significativos do exercício no cérebro é o aumento da síntese e expressão do BDNF , um neuropeptídeo e hormônio , no cérebro e na periferia, resultando em aumento da sinalização por meio de seu receptor tirosina quinase , receptor da tropomiosina quinase B (TrkB). Como o BDNF é capaz de cruzar a barreira hematoencefálica , a síntese periférica mais elevada de BDNF também aumenta a sinalização de BDNF no cérebro. Aumentos induzidos por exercícios na sinalização de BDNF estão associados a mudanças epigenéticas benéficas , função cognitiva melhorada, humor melhorado e memória melhorada. Além disso, a pesquisa forneceu um grande suporte para o papel do BDNF na neurogênese hipocampal, plasticidade sináptica e reparo neural. A prática de exercícios aeróbicos de intensidade moderada-alta, como corrida, natação e ciclismo, aumenta a biossíntese do BDNF por meio da sinalização da miocina , resultando em um aumento de até três vezes nos níveis de plasma sanguíneo e BDNF; a intensidade do exercício está positivamente correlacionada com a magnitude do aumento da biossíntese e da expressão do BDNF. Uma meta-análise de estudos envolvendo o efeito do exercício nos níveis de BDNF descobriu que o exercício consistente também aumenta modestamente os níveis de BDNF em repouso. Isso tem implicações importantes para o exercício como mecanismo de redução do estresse, uma vez que o estresse está intimamente ligado à diminuição dos níveis de BDNF no hipocampo. Na verdade, estudos sugerem que o BDNF contribui para os efeitos dos antidepressivos na redução da ansiedade. O aumento nos níveis de BDNF causado pelo exercício ajuda a reverter a diminuição induzida pelo estresse no BDNF, que medeia o estresse em curto prazo e protege contra doenças relacionadas ao estresse em longo prazo.

Sinalização IGF-1

O IGF-1 é um peptídeo e fator neurotrófico que medeia alguns dos efeitos do hormônio do crescimento ; IGF-1 induz seus efeitos fisiológicos por ligação a um específico de tirosina-quinase de receptor , o receptor de IGF-1 , para o crescimento de tecido de controlo e de remodelação. No cérebro, o IGF-1 funciona como um fator neurotrófico que, como o BDNF , desempenha um papel significativo na cognição, neurogênese e sobrevivência neuronal. A atividade física está associada a níveis aumentados de IGF-1 no soro sanguíneo , que é conhecido por contribuir para a neuroplasticidade no cérebro devido à sua capacidade de cruzar a barreira hematoencefálica e a barreira sangue-líquido cefalorraquidiano ; consequentemente, uma revisão observou que o IGF-1 é um mediador chave da neurogênese adulta induzida por exercício, enquanto uma segunda revisão o caracterizou como um fator que liga "aptidão corporal" à "aptidão cerebral". A quantidade de IGF-1 liberada no plasma sanguíneo durante o exercício está positivamente correlacionada com a intensidade e duração do exercício.

Sinalização VEGF

O VEGF é uma proteína sinalizadora neurotrófica e angiogênica (ou seja, promotora do crescimento dos vasos sanguíneos) que se liga a dois receptores tirosina quinases, VEGFR1 e VEGFR2 , que são expressos em neurônios e células gliais no cérebro. A hipóxia , ou suprimento de oxigênio celular inadequado, regula fortemente a expressão do VEGF e o VEGF exerce um efeito neuroprotetor nos neurônios hipóxicos. Como o BDNF e o IGF-1 , o exercício aeróbio demonstrou aumentar a biossíntese de VEGF no tecido periférico, que subsequentemente cruza a barreira hematoencefálica e promove a neurogênese e a formação de vasos sanguíneos no sistema nervoso central . Foi demonstrado que aumentos induzidos por exercício na sinalização de VEGF melhoram o volume sanguíneo cerebral e contribuem para a neurogênese induzida por exercício no hipocampo.

GPLD1

Em julho de 2020, os cientistas relataram que, após os camundongos se exercitarem, seus fígados secretam a proteína GPLD1 , que também é elevada em humanos idosos que se exercitam regularmente, que está associada à melhora da função cognitiva em camundongos idosos e que aumenta a quantidade de GPLD1 produzida pelo fígado do camundongo em ratos velhos, por meio da engenharia genética, poderia render muitos benefícios de exercícios regulares para seus cérebros - como aumento dos níveis de BDNF, neurogênese e melhoria do funcionamento cognitivo em testes.

Irisin

Um estudo usando camundongos knock-out FNDC5 , bem como elevação artificial dos níveis circulantes de irisina , mostrou que a irisina confere efeitos cognitivos benéficos do exercício físico e que pode servir como um simulador de exercício em camundongos no qual poderia "melhorar o déficit cognitivo e a neuropatologia em Modelos de camundongos com doença de Alzheimer ". O mediador e seu sistema regulatório estão, portanto, sendo investigados para potenciais intervenções para melhorar - ou melhorar ainda mais - a função cognitiva ou aliviar a doença de Alzheimer em humanos. Experiências indicam que a irisina pode estar ligada à regulação do BDNF e à neurogênese em camundongos.

Efeitos de curto prazo

Efeitos transitórios na cognição

Além dos efeitos persistentes sobre a cognição que resultam de vários meses de exercícios diários, o exercício agudo (isto é, uma única sessão de exercício) demonstrou melhorar temporariamente várias funções cognitivas. Avaliações e meta-análises de pesquisas sobre os efeitos do exercício agudo na cognição em adultos jovens e de meia-idade saudáveis ​​concluíram que a velocidade de processamento de informações e uma série de funções executivas - incluindo atenção, memória de trabalho, resolução de problemas, flexibilidade cognitiva, fluência verbal , tomada de decisão e controle inibitório - todos melhoram por um período de até 2 horas após o exercício. Uma revisão sistemática de estudos conduzidos em crianças também sugeriu que algumas das melhorias induzidas por exercícios na função executiva são aparentes após sessões únicas de exercícios, enquanto outros aspectos (por exemplo, controle da atenção) só melhoram após exercícios consistentes em uma base regular. Outra pesquisa sugeriu melhorias performativas imediatas durante o exercício, como melhorias simultâneas ao exercício na velocidade de processamento durante tarefas de memória de trabalho visual.

Euforia induzida por exercício

O exercício contínuo pode produzir um estado transitório de euforia  - um estado afetivo positivamente valioso envolvendo a experiência de prazer e sentimentos de profundo contentamento, euforia e bem-estar - que é coloquialmente conhecido como "euforia do corredor " na corrida de longa distância ou " remo alto "no remo . As revisões médicas atuais indicam que vários euforizantes endógenos são responsáveis ​​por produzir euforia relacionada ao exercício, especificamente fenetilamina (um psicoestimulante endógeno ), β-endorfina (um opioide endógeno ) e anandamida (um canabinóide endógeno ).

Efeitos na neuroquímica

β-feniletilamina

Vias biossintéticas para catecolaminas e traços de aminas no cérebro humano L- fenilalanina L- Tirosina L -DOPA Epinefrina Fenetilamina p- tiramina Dopamina Norepinefrina N- Metilfenetilamina N- metiltiramina p- octopamina Sinefrina 3-metoxitiramina AADC AADC AADC via primária PNMT PNMT PNMT PNMT AAAH AAAH cérebro CYP2D6 caminho menor COMT DBH DBH Em humanos, as catecolaminas e as aminas-traço fenetilaminérgicas são derivadas do aminoácido L-fenilalanina .

β-feniletilamina , vulgarmente referido como fenetilamina , é um humano amina traço e potente catecolaminérgico e glutamatérgica neuromodulador que tem semelhante psicoestimulantes e euforizante efeitos e um semelhante estrutura química de anfetamina . Trinta minutos de exercícios físicos de moderada a alta intensidade mostraram induzir um enorme aumento no ácido β-fenilacético urinário , o metabólito primário da fenetilamina. Duas revisões observaram um estudo onde a concentração média de ácido β-fenilacético urinário de 24 horas entre os participantes após apenas 30 minutos de exercício intenso aumentou 77% em relação às concentrações basais em indivíduos de controle em repouso; as revisões sugerem que a síntese de fenetilamina aumenta drasticamente enquanto um indivíduo está se exercitando, durante o qual ela é rapidamente metabolizada devido à sua meia-vida curta de aproximadamente 30 segundos. Em um estado de repouso, a fenetilamina é sintetizada nos neurônios catecolamínicos a partir da L - fenilalanina pelo aminoácido aromático descarboxilase (AADC) aproximadamente na mesma taxa em que a dopamina é produzida.

À luz dessa observação, o artigo original e ambas as revisões sugerem que a fenetilamina desempenha um papel proeminente na mediação dos efeitos eufóricos da euforia de um corredor, já que tanto a fenetilamina quanto a anfetamina são euforizantes potentes.

β-Endorfina

β-endorfina (contraído de " endo Genous mo rphin e") é uma endógeno de opióides neuropéptido que se liga ao opide receptores , por sua vez, produzindo euforia e alívio da dor . Uma revisão meta-analítica descobriu que o exercício aumenta significativamente a secreção de β-endorfina e que essa secreção está correlacionada com a melhora dos estados de humor. O exercício de intensidade moderada produz o maior aumento na síntese de β-endorfina , enquanto as formas de exercício de maior e menor intensidade estão associadas a aumentos menores na síntese de β-endorfina . Uma revisão sobre β-endorfina e exercícios observou que o humor de um indivíduo melhora durante o resto do dia após o exercício físico e que o humor está positivamente correlacionado com o nível geral de atividade física diária. No entanto, dados de roedores e humanos mostraram que o bloqueio farmacológico de endorfinas endógenas não impede o desenvolvimento de uma sensação de barato, enquanto o bloqueio de endocanabinóides sim.

Anandamida

A anandamida é um canabinóide endógeno e neurotransmissor retrógrado que se liga aos receptores canabinóides (principalmente CB ₁ ), por sua vez produzindo euforia. Foi demonstrado que o exercício aeróbico causa um aumento nos níveis plasmáticos de anandamida, onde a magnitude desse aumento é mais alta na intensidade de exercício moderada (ou seja, exercício a ~ ⁠70⁠ – ⁠80⁠% da freqüência cardíaca máxima). Os aumentos nos níveis plasmáticos de anandamida estão associados a efeitos psicoativos porque a anandamida é capaz de cruzar a barreira hematoencefálica e atuar no sistema nervoso central. Assim, como a anandamida é um exercício euforizante e aeróbico está associado a efeitos eufóricos, foi proposto que a anandamida medeia parcialmente os efeitos de elevação do humor de curto prazo do exercício (por exemplo, a euforia da euforia de um corredor) por meio de aumentos induzidos pelo exercício em sua síntese.

Em ratos, foi demonstrado que certas características da euforia de um corredor dependem de receptores canabinóides. A interrupção farmacológica ou genética da sinalização de canabinoides por meio de receptores de canabinoides evita os efeitos analgésicos e de redução da ansiedade da corrida.

Cortisol e a resposta psicológica ao estresse

O "hormônio do estresse", o cortisol , é um glicocorticóide que se liga aos receptores de glicocorticóides . O estresse psicológico induz a liberação de cortisol da glândula adrenal , ativando o eixo hipotálamo-pituitária-adrenal (eixo HPA). Aumentos de curto prazo nos níveis de cortisol estão associados a melhorias cognitivas adaptativas, como maior controle inibitório; no entanto, a exposição excessivamente alta ou prolongada a níveis elevados de cortisol causa prejuízos no controle cognitivo e tem efeitos neurotóxicos no cérebro humano. Por exemplo, o estresse psicológico crônico diminui a expressão do BDNF , o que tem efeitos prejudiciais no volume do hipocampo e pode levar à depressão .

Como estressor físico, o exercício aeróbio estimula a secreção de cortisol de maneira dependente da intensidade; no entanto, não resulta em aumentos de longo prazo na produção de cortisol, uma vez que este efeito induzido pelo exercício sobre o cortisol é uma resposta ao balanço energético negativo transitório . Indivíduos que se exercitaram recentemente exibem melhorias nos comportamentos de enfrentamento do estresse. O exercício aeróbico aumenta a aptidão física e diminui a reatividade neuroendócrina (isto é, eixo HPA ) e, portanto, reduz a resposta biológica ao estresse psicológico em humanos (por exemplo, redução da liberação de cortisol e resposta atenuada da frequência cardíaca ). O exercício também reverte as diminuições induzidas pelo estresse na expressão e sinalização do BDNF no cérebro, agindo assim como um tampão contra doenças relacionadas ao estresse, como a depressão.

Glutamato e GABA

O glutamato , um dos neuroquímicos mais comuns no cérebro, é um neurotransmissor excitatório envolvido em muitos aspectos da função cerebral, incluindo aprendizagem e memória. Com base em modelos animais, o exercício parece normalizar os níveis excessivos de neurotransmissão do glutamato para o nucleus accumbens que ocorre na dependência de drogas. Uma revisão dos efeitos do exercício na função neurocardíaca em modelos pré-clínicos observou que a neuroplasticidade induzida pelo exercício da medula ventrolateral rostral (RVLM) tem um efeito inibitório na neurotransmissão glutamatérgica nesta região, por sua vez reduzindo a atividade simpática ; a revisão levantou a hipótese de que essa neuroplasticidade no RVLM é um mecanismo pelo qual o exercício regular previne doenças cardiovasculares relacionadas à inatividade .

Neurotransmissores de monoamina

Acetilcolina

Efeitos em crianças

Sibley e Etnier (2003) realizaram uma meta-análise que examinou a relação entre atividade física e desempenho cognitivo em crianças. Eles relataram uma relação benéfica nas categorias de habilidades perceptivas, quociente de inteligência, desempenho, testes verbais, testes matemáticos, nível de desenvolvimento / prontidão acadêmica e outros, com exceção da memória, que não foram relacionados à atividade física. A correlação foi mais forte para as faixas etárias de 4–7 e 11–13 anos. Por outro lado, Chaddock e colegas (2011) encontraram resultados que contrastam com a meta-análise de Sibley e Etnier. Em seu estudo, a hipótese era que as crianças com baixo ajuste teriam um mau desempenho no controle executivo da memória e teriam volumes hipocampais menores em comparação com crianças com maior ajuste. Em vez de a atividade física não estar relacionada à memória em crianças entre 4 e 18 anos de idade, pode ser que os pré-adolescentes de melhor forma física tenham maiores volumes de hipocampo do que os pré-adolescentes de baixa condição física. De acordo com um estudo anterior feito por Chaddock e colegas (Chaddock et al. 2010), um maior volume do hipocampo resultaria em melhor controle executivo da memória. Eles concluíram que o volume do hipocampo estava positivamente associado ao desempenho em tarefas de memória relacional. Suas descobertas são as primeiras a indicar que a aptidão aeróbica pode estar relacionada à estrutura e função do cérebro humano pré-adolescente. Na meta-análise de Best (2010) do efeito da atividade na função executiva das crianças, existem dois projetos experimentais distintos usados ​​para avaliar o exercício aeróbio na cognição. O primeiro é o exercício crônico, no qual as crianças são aleatoriamente designadas a uma programação de exercícios aeróbicos durante várias semanas e posteriormente avaliadas no final. O segundo é o exercício agudo, que examina as mudanças imediatas no funcionamento cognitivo após cada sessão. Os resultados de ambos sugerem que os exercícios aeróbicos podem ajudar brevemente a função executiva das crianças e também influenciar melhorias mais duradouras nas funções executivas. Outros estudos sugeriram que o exercício não está relacionado ao desempenho acadêmico, talvez devido aos parâmetros usados ​​para determinar exatamente o que é o desempenho acadêmico. Essa área de estudo tem sido o foco de conselhos de educação que tomam decisões sobre se a educação física deve ser implementada no currículo escolar, quanto tempo deve ser dedicado à educação física e seu impacto em outras disciplinas acadêmicas.

Outro estudo descobriu que os alunos da sexta série que participaram de atividades físicas vigorosas pelo menos três vezes por semana tiveram as pontuações mais altas em comparação com aqueles que participaram de atividades físicas moderadas ou nenhuma atividade física. As crianças que participaram de atividades físicas vigorosas pontuaram três pontos a mais, em média, em seu teste acadêmico, que consistia em matemática, ciências, inglês e estudos do mundo.

Estudos em animais também mostraram que os exercícios podem afetar o desenvolvimento do cérebro no início da vida. Os camundongos que tiveram acesso a rodinhas e outros equipamentos de exercício desse tipo tiveram melhor crescimento neuronal nos sistemas neurais envolvidos no aprendizado e na memória. A neuroimagem do cérebro humano produziu resultados semelhantes, em que o exercício leva a mudanças na estrutura e função do cérebro. Algumas investigações relacionaram baixos níveis de aptidão aeróbica em crianças com função executiva prejudicada em adultos mais velhos, mas há evidências crescentes de que isso também pode estar associado a uma falta de atenção seletiva, inibição de resposta e controle de interferência.

Efeitos nos distúrbios do sistema nervoso central

O exercício como prevenção e tratamento da toxicodependência

Evidências clínicas e pré-clínicas indicam que exercícios aeróbicos consistentes, especialmente exercícios de resistência (por exemplo, corrida de maratona ), na verdade previnem o desenvolvimento de certos vícios em drogas e é um tratamento auxiliar eficaz para vícios de drogas e, em particular, de psicoestimulantes. O exercício aeróbico consistente de maneira dependente da magnitude (isto é, por duração e intensidade) reduz o risco de dependência de drogas, que parece ocorrer por meio da reversão da neuroplasticidade induzida por drogas e relacionada ao vício. Uma revisão observou que o exercício pode prevenir o desenvolvimento da dependência de drogas, alterando a imunorreatividade ΔFosB ou c-Fos no corpo estriado ou em outras partes do sistema de recompensa . Além disso, o exercício aeróbico diminui a autoadministração de psicoestimulantes, reduz o restabelecimento (ou seja, recaída) da busca por drogas e induz efeitos opostos na sinalização do receptor de dopamina estriatal D ₂ (DRD2) (densidade aumentada de DRD2) para aqueles induzidos pelo uso de estimulantes patológicos ( diminuição da densidade DRD2). Consequentemente, o exercício aeróbio consistente pode levar a melhores resultados de tratamento quando usado como um tratamento auxiliar para a dependência de drogas. A partir de 2016, mais pesquisas clínicas ainda são necessárias para entender os mecanismos e confirmar a eficácia do exercício no tratamento e prevenção da dependência de drogas.

Resumo da plasticidade relacionada ao vício

Forma de neuroplasticidade ou plasticidade comportamental	Tipo de reforçador						Fontes
	Opiáceos	Psicoestimulantes	Alimentos ricos em gordura ou açúcar	Relação sexual	Exercício físico (aeróbio)	Enriquecimento ambiental
Expressão de ΔFosB em MSNs do tipo D1 do nucleus accumbens	↑	↑	↑	↑	↑	↑
Plasticidade comportamental
Escalada de ingestão	sim	sim	sim
Sensibilização cruzada psicoestimulante	sim	Não aplicável	sim	sim	Atenuado	Atenuado
Auto-administração de psicoestimulantes	↑	↑	↓		↓	↓
Preferência de lugar condicionada por psicoestimulante	↑	↑	↓	↑	↓	↑
Restabelecimento do comportamento de busca de drogas	↑	↑			↓	↓
Plasticidade neuroquímica
Fosforilação CREB no núcleo accumbens	↓	↓	↓		↓	↓
Resposta de dopamina sensibilizada no nucleus accumbens	Não	sim	Não	sim
Sinalização de dopamina estriatal alterada	↓ DRD2 , ↑ DRD3	↑ DRD1 , ↓ DRD2 , ↑ DRD3	↑ DRD1 , ↓ DRD2 , ↑ DRD3		↑ DRD2	↑ DRD2
Sinalização opióide estriatal alterada	Sem alteração ou receptores ↑ μ-opióides	↑ opide receptores ↑ receptores κ-opióides	↑ receptores de opide	↑ receptores de opide	Sem mudança	Sem mudança
Mudanças nos peptídeos opioides do estriado	↑ dinorfina Sem alteração: encefalina	↑ dinorfina	↓ encefalina		↑ dinorfina	↑ dinorfina
Plasticidade sináptica mesocorticolímbica
Número de dendritos no núcleo accumbens	↓	↑		↑
Espinha dendrítica densidade dos nucleus accumbens	↓	↑		↑

Transtorno de déficit de atenção e hiperatividade

O exercício físico regular, particularmente o exercício aeróbio, é um tratamento adicional eficaz para o TDAH em crianças e adultos, principalmente quando combinado com medicação estimulante (ou seja, anfetamina ou metilfenidato ), embora a melhor intensidade e tipo de exercício aeróbio para melhorar os sintomas não sejam atualmente conhecido. Em particular, os efeitos de longo prazo do exercício aeróbico regular em indivíduos com TDAH incluem melhor comportamento e habilidades motoras, funções executivas aprimoradas (incluindo atenção, controle inibitório e planejamento , entre outros domínios cognitivos), velocidade de processamento de informações mais rápida e melhor memória. As avaliações de pais e professores de resultados comportamentais e socioemocionais em resposta a exercícios aeróbicos regulares incluem: melhor função geral, redução dos sintomas de TDAH, melhor autoestima, níveis reduzidos de ansiedade e depressão, menos queixas somáticas, melhor comportamento acadêmico e em sala de aula e melhoria do comportamento social. Praticar exercícios enquanto toma uma medicação estimulante aumenta o efeito da medicação estimulante na função executiva. Acredita-se que esses efeitos de curto prazo do exercício são mediados por um aumento da abundância de dopamina e norepinefrina sináptica no cérebro.

Transtorno depressivo maior

Uma série de revisões médicas indicaram que o exercício tem um efeito antidepressivo acentuado e persistente em humanos, um efeito que se acredita ser mediado por meio da sinalização aumentada do BDNF no cérebro. Diversas revisões sistemáticas analisaram o potencial do exercício físico no tratamento de transtornos depressivos . A revisão da Colaboração Cochrane de 2013 sobre exercícios físicos para depressão observou que, com base em evidências limitadas, é mais eficaz do que uma intervenção de controle e comparável a terapias psicológicas ou com drogas antidepressivas. Três revisões sistemáticas subsequentes de 2014 que incluíram a revisão Cochrane em sua análise concluíram com achados semelhantes: uma indicou que o exercício físico é eficaz como um tratamento auxiliar (ou seja, tratamentos que são usados ​​em conjunto) com medicamentos antidepressivos; os outros dois indicaram que o exercício físico tem efeitos antidepressivos marcantes e recomendaram a inclusão da atividade física como um tratamento auxiliar para depressão leve a moderada e doenças mentais em geral. Uma revisão sistemática observou que a ioga pode ser eficaz no alívio dos sintomas da depressão pré-natal . Outra revisão afirmou que as evidências dos ensaios clínicos apóiam a eficácia do exercício físico como tratamento para a depressão em um período de 2 a 4 meses. Esses benefícios também foram observados na velhice , com uma revisão realizada em 2019 descobrindo que o exercício é um tratamento eficaz para a depressão clinicamente diagnosticada em adultos mais velhos.

Uma meta-análise de julho de 2016 concluiu que o exercício físico melhora a qualidade de vida geral em indivíduos com depressão em relação aos controles.

Cânceres cerebrais

Comprometimento cognitivo leve

A atualização de janeiro de 2018 da American Academy of Neurology de suas diretrizes de prática clínica para comprometimento cognitivo leve afirma que os médicos devem recomendar exercícios regulares (duas vezes por semana) para indivíduos que foram diagnosticados com esta condição. Esta orientação é baseada em uma quantidade moderada de evidências de alta qualidade que apóiam a eficácia do exercício físico regular (duas vezes por semana durante um período de 6 meses) para melhorar os sintomas cognitivos em indivíduos com comprometimento cognitivo leve.

Doenças neurodegenerativas

doença de Alzheimer

A doença de Alzheimer é uma doença neurodegenerativa cortical e a forma mais prevalente de demência , representando aproximadamente 65% de todos os casos de demência; é caracterizada por função cognitiva prejudicada, anormalidades comportamentais e uma capacidade reduzida de realizar atividades básicas da vida diária . Duas revisões sistemáticas meta-analíticas de ensaios clínicos randomizados com duração de 3 a 12 meses examinaram os efeitos do exercício físico nas características da doença de Alzheimer acima mencionadas. As revisões encontraram efeitos benéficos do exercício físico na função cognitiva, na taxa de declínio cognitivo e na capacidade de realizar atividades da vida diária em indivíduos com doença de Alzheimer. Uma revisão sugeriu que, com base em modelos de camundongos transgênicos, os efeitos cognitivos do exercício na doença de Alzheimer podem resultar de uma redução na quantidade de placa amilóide .

O estudo prospectivo Caerphilly acompanhou 2.375 indivíduos do sexo masculino ao longo de 30 anos e examinou a associação entre estilos de vida saudáveis ​​e demência, entre outros fatores. As análises dos dados do estudo de Caerphilly descobriram que o exercício está associado a uma menor incidência de demência e a uma redução do comprometimento cognitivo. Uma revisão sistemática subsequente de estudos longitudinais também descobriu que níveis mais elevados de atividade física estão associados a uma redução no risco de demência e declínio cognitivo; esta revisão afirmou ainda que o aumento da atividade física parece estar causalmente relacionado a esses riscos reduzidos.

Mal de Parkinson

A doença de Parkinson (DP) é um distúrbio do movimento que produz sintomas como bradicinesia , rigidez, tremores e dificuldade de marcha .

Uma revisão feita por Kramer e colegas (2006) descobriu que alguns sistemas neurotransmissores são afetados pelo exercício de forma positiva. Alguns estudos relataram uma melhora na saúde do cérebro e na função cognitiva devido ao exercício. Um estudo específico realizado por Kramer e colegas (1999) descobriu que o treinamento aeróbico melhorou os processos de controle executivo apoiados pelas regiões frontal e pré-frontal do cérebro. Essas regiões são responsáveis ​​pelos déficits cognitivos em pacientes com DP, entretanto, especulou-se que a diferença no ambiente neuroquímico nos lobos frontais dos pacientes com DP pode inibir o benefício do exercício aeróbio. Nocera e colegas (2010) realizaram um estudo de caso com base nesta literatura, onde deram aos participantes com DP no estágio inicial a intermediário e ao grupo de controle avaliações cognitivas / de linguagem com regimes de exercícios. Os indivíduos realizaram 20 minutos de exercício aeróbio três vezes por semana durante 8 semanas em um ciclo de exercício estacionário. Foi descoberto que o exercício aeróbico melhorou várias medidas da função cognitiva, fornecendo evidências de que tais regimes de exercícios podem ser benéficos para pacientes com DP.

Veja também

Notas

Referências