Σύνδεση εγκεφάλου και άσκησης
Η νευροπλαστικότητα ήταν σχετικά άγνωστος όρος μέχρι τη δεκαετία του 1970.
Οι επιστήμονες τότε άρχισαν να αποδέχονται την ιδέα ότι ο εγκέφαλος δεν είναι στατικό όργανο. Αντιθέτως, αλλάζει καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής. Επιπλέον, αυτές οι αλλαγές συνεχίζονται, επίσης, ακόμη και στην ενήλικη ζωή, και αυτό θεωρήθηκε, μάλιστα, μεγάλη ανακάλυψη εκείνη την εποχή.
Μετά τη γέννηση, ο εγκέφαλος δεν σταθεροποιείται αλλά συνεχίζει να εξελίσσεται με περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες (1, 2). Τα τελευταία 15-20 χρόνια, οι επιστήμονες επέκτειναν ραγδαία τη μελέτη αυτού του τομέα. Έχουν ανακαλύψει διάφορες ενώσεις που αλλάζουν τόσο τη δομή όσο και τη λειτουργία του εγκεφάλου. Οι θετικές αλλαγές που συμβαίνουν στον εγκέφαλο σχετίζονται με την άσκηση, τη σωματική δραστηριότητα, και ακόμη και με νοητικές ασκήσεις (3, 4).
Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα που συνδέει την άσκηση με τη βελτίωση της εγκεφαλικής λειτουργίας είναι το Learning Readiness Physical Education Program. Το πρόγραμμα αυτό ιδρύθηκε ως Zero Hour PE στο Naperville Central High School στο Σικάγο τη δεκαετία του 1990 (5). Αρχικός σκοπός ήταν να εξεταστεί αν η άσκηση πριν από το σχολείο θα βελτίωνε την απόδοση των μαθητών στην τάξη. Από την αρχή του προγράμματος, οι μαθητές που συμμετείχαν κατατάχθηκαν μεταξύ των πιο γυμνασμένων και εξυπνότερων του έθνους.
Στην πραγματικότητα, οι μαθητές της όγδοης τάξης της σχολικής περιφέρειας ξεπέρασαν τον εθνικό μέσο όρο των ΗΠΑ στην έρευνα Trends in International Math and Science Study (TIMMS). Ξεπέρασαν ακόμη και μαθητές στην Κίνα, την Ιαπωνία και τη Σιγκαπούρη, χώρες που παραδοσιακά υπερείχαν των Αμερικανών μαθητών. Πώς συνέβη αυτό;
Ο Daniel Lieberman, παλαιοανθρωπολόγος στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, ερευνά την ανθρώπινη εξέλιξη. Απέδειξε ότι ο εγκέφαλος και το κρανίο μας εξελίχθηκαν για να εξασφαλίσουν την επιβίωση του ανθρώπινου είδους (6). Η ανάγκη να σκεφτόμαστε, να καταστρώνουμε στρατηγικές και να λειτουργούμε σε ομάδες ώθησε την ανάπτυξη σημαντικών περιοχών του εγκεφάλου. Αυτή η ανάπτυξη συνεχίζεται και σήμερα, κυρίως στον μετωπιαίο λοβό, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη συνειδητή σκέψη, τη λήψη αποφάσεων και την ανάλυση.
Αιτίες μείωσης νοητικής απόδοσης
Σύνδεση εγκεφάλου και άσκησης
Ο εγκέφαλός μας μπορεί να υποστεί απώλειες και να συρρικνωθεί, οδηγώντας σε μειωμένη νοητική απόδοση και μνήμη καθώς μεγαλώνουμε. Στην πραγματικότητα, η απώλεια μνήμης είναι το κύριο γνωστικό παράπονο στους ηλικιωμένους. Υπολογίζεται ότι περίπου το 10% των ενηλίκων άνω των 65 ετών παρουσιάζει κάποια μορφή γνωστικής εξασθένησης, και αυτό το ποσοστό αυξάνεται στο 50% για άτομα άνω των 80 ετών (7). Αυτή η μείωση συνήθως αποδίδεται σε φυσιολογικές αλλαγές των εγκεφαλικών κυττάρων, πιθανές επιπτώσεις ασθενειών όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η έλλειψη χρήσης του εγκεφάλου, η κατάθλιψη ή η χρήση φαρμάκων. Οι βασικοί βιολογικοί παράγοντες κινδύνου που σχετίζονται με αυτές τις μειώσεις περιλαμβάνουν:
•Οξειδωτικό στρες: Ο εγκέφαλός μας χρησιμοποιεί περίπου το 20% του οξυγόνου του σώματος. Η συσσώρευση ελεύθερων ριζών με την πάροδο του χρόνου μπορεί να βλάψει το DNA και τα λιπίδια του εγκεφάλου, οδηγώντας στον θάνατο των νευρώνων.
•Φλεγμονώδεις παράγοντες: Αυτοί συνήθως φιλτράρονται από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό (BBB), αλλά με τη γήρανση, η διήθηση μειώνεται. Αυτό επιτρέπει σε φλεγμονώδεις παράγοντες, όπως οι κυτταροκίνες, να βλάπτουν τους νευρώνες και να αναστέλλουν τη νευρογένεση.
•Αυξημένα επίπεδα ομοκυστεΐνης: Αυτή η ουσία προάγει την αθηροσκλήρωση, μειώνοντας την εγκεφαλική ροή αίματος, τη μνήμη και τον όγκο του εγκεφάλου.
•Ορμονικές ανισορροπίες: Βασικές ορμόνες όπως τα οιστρογόνα, η τεστοστερόνη και η DHEA βοηθούν στη διατήρηση της γνωστικής ικανότητας, αλλά μειώνονται με την ηλικία.
•Μείωση εγκεφαλοαγγειακής υγείας: Τα υγιή αιμοφόρα αγγεία και τα υψηλά επίπεδα HDL-χοληστερόλης διευκολύνουν την κυκλοφορία του αίματος σε περιοχές του εγκεφάλου, όπως η φαιά ουσία.
•Υπέρταση: Τα μικρά τριχοειδή αγγεία του εγκεφάλου είναι ευάλωτα σε βλάβες από την υψηλή αρτηριακή πίεση.
•Διαβήτης και αντίσταση στην ινσουλίνη: Η υπεργλυκαιμία συνδέεται με χαμηλότερα επίπεδα παραγόντων νευρωνικής ανάπτυξης και μειωμένο όγκο εγκεφάλου.
•Στρες και άγχος: Τα αυξημένα επίπεδα κορτιζόλης που προκαλούνται από το στρες μπορούν να βλάψουν τον εγκεφαλικό ιστό, όπως θα συζητηθεί αργότερα στο άρθρο.
Μπορούμε να επιβραδύνουμε, να σταματήσουμε ή ακόμη και να αντιστρέψουμε αυτές τις μειώσεις;
Σύνδεση εγκεφάλου και άσκησης
Πολλές από τις αιτίες της μείωσης της νοητικής απόδοσης είναι αναπόφευκτες. Μπορούμε, όμως, να επιβραδύνουμε, να σταματήσουμε ή ακόμη και να αντιστρέψουμε αυτές τις μειώσεις που σχετίζονται με την ηλικία. Η απάντηση είναι ναι, καθώς ένας αυξανόμενος αριθμός ενώσεων ανακαλύπτεται συνεχώς, οδηγώντας στη βελτίωση της υγείας και της λειτουργίας του εγκεφάλου. Αυτές οι ενώσεις φαίνεται να είναι πιο σημαντικές σε ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου, όπως ο ιππόκαμπος, που εμπλέκεται στη μετατροπή βραχυπρόθεσμων πληροφοριών σε μακροπρόθεσμη γνώση (2, 8-10).
Ο νευροτροπικός παράγοντας που προέρχεται από τον εγκέφαλο (BDNF) είναι ίσως ο πιο σημαντικός. Διεγείρει τη νευρογένεση και αυξάνει το μήκος και την πυκνότητα των δενδριτών, βελτιώνοντας τη συνδεσιμότητα των νεύρων, ιδιαίτερα στον ιππόκαμπο. Επίσης, ο BDNF καθαρίζει και ενισχύει τις συνάψεις, βελτιώνοντας τη νευρική αποτελεσματικότητα και τη συνδεσιμότητα μεταξύ νευρώνων. Ο αγγειακός ενδοθηλιακός αυξητικός παράγοντας (VEGF) βοηθά στη δημιουργία νέων τριχοειδών αγγείων στον εγκέφαλο, ενισχύοντας την παροχή οξυγόνου και γλυκόζης. Ο αυξητικός παράγοντας ινοβλαστών-2 (FGF-2) προάγει την ανάπτυξη εγκεφαλικού ιστού, ενώ ο ινσουλινοειδής αυξητικός παράγοντας-1 (IGF-1), που παράγεται από τους μύες, συμβάλλει στην πρόσληψη γλυκόζης από τα εγκεφαλικά κύτταρα, τροφοδοτώντας τον BDNF.
Πώς μπορούμε να αυξήσουμε αυτές τις ενώσεις; Οι περισσότερες έρευνες επικεντρώνονται στις επιδράσεις της άσκησης. Η καρδιοαναπνευστική άσκηση χαμηλής έως μέτριας έντασης αυξάνει τα επίπεδα του BDNF, ενώ η έντονη καρδιακή άσκηση (>65% της VO2max) αυξάνει και τα επίπεδα του VEGF, του FGF-2, του IGF-1 και της ανθρώπινης αυξητικής ορμόνης (HGH). Η προπόνηση αντίστασης δύο φορές την εβδομάδα επίσης αυξάνει τα επίπεδα αυτών των ενώσεων. Η καθημερινή άσκηση οδηγεί σε μεγαλύτερη αύξηση του BDNF (150% έναντι 124%), αν και τα επίπεδα εξισώνονται μετά από περίπου τέσσερις εβδομάδες προπόνησης (10). Επιπλέον, η άσκηση βελτιώνει την αποτελεσματικότητα του αιματοεγκεφαλικού φραγμού και προάγει την ισορροπία των νευροδιαβιβαστών, όπως η σεροτονίνη, η ντοπαμίνη, το γλουταμικό και το GABA, βελτιώνοντας τη διάθεση και τη νόηση.
Ασκήσεις για τον εγκέφαλο
Σύνδεση εγκεφάλου και άσκησης
Παρόλο που πολλές έρευνες προτείνουν 30 λεπτά άσκησης δύο έως τρεις φορές την εβδομάδα, ο John Ratey, συγγραφέας των Spark και A User’s Guide to the Brain (3, 11), σημειώνει ότι μόλις 8-12 λεπτά έντονης άσκησης την ημέρα, που προκαλεί ιδρώτα και κοπιαστική αναπνοή (περίπου 60% του μέγιστου καρδιακού ρυθμού ή περισσότερο), αρκούν για να αυξηθούν ενώσεις όπως ο BDNF. Επιπλέον, η συμπερίληψη εγκάρσιων πλευρικών μοτίβων (XLP), δηλαδή κινήσεων που διασχίζουν το σώμα ή περιλαμβάνουν αντίθετα άκρα, συμβάλλει στην ενίσχυση του corpus callosum. Το corpus callosum συνδέει το αριστερό και το δεξί ημισφαίριο του εγκεφάλου και διευκολύνει τη διαημισφαιρική επικοινωνία.
Σύνδεση εγκεφάλου και άσκησης
Για να επεκτείνετε τα προγράμματα που ενισχύουν την εγκεφαλική σύνδεση, μπορείτε να ενσωματώσετε νοητικές ασκήσεις στα προγράμματά σας. Αυτές οι ασκήσεις προσφέρουν επίσης ένα ευπρόσδεκτο διάλειμμα από τη σωματική κόπωση:
•Backward Digit Span: Απαγγείλετε αριθμούς προς τα πίσω σε καθορισμένα διαστήματα (π.χ. από το 100 ανά 7) όσο το δυνατόν γρηγορότερα.
•Ορθογραφία λέξεων προς τα πίσω: Προφέρετε λέξεις προς τα πίσω χωρίς να γράφετε, αυξάνοντας σταδιακά το μήκος και τη δυσκολία των λέξεων.
•Παιχνίδια διαδοχικών πληροφοριών: Απομνημονεύστε μια σειρά από ονόματα (π.χ. Fred, Stacy, Richard). Στη συνέχεια, ολοκληρώστε διάφορες εργασίες από μνήμης, όπως απαγγελία ανάποδα, αλφαβητική ταξινόμηση ή ταξινόμηση με βάση το μήκος της λέξης.
•Tasking Challenges: Εκτελέστε ακολουθία εργασιών (π.χ. περπάτημα στη θέση σας, κούνημα χεριών πάνω από το κεφάλι, απαγγελία το αλφάβητο ανάποδα) και μετά απαντήστε σε ερώτηση σχετικά με μία από τις εργασίες (π.χ. ποια ήταν η 3η εργασία;).
Αυτές οι δραστηριότητες βοηθούν στη βελτίωση της λειτουργίας του εγκεφάλου, ενώ παράλληλα ενισχύουν τη σωματική και νοητική σύνδεση.
Στρες και κορτιζόλη
Σύνδεση εγκεφάλου και άσκησης
Δυστυχώς, πολλοί από εμάς ζούμε υπό συνεχές ψυχολογικό στρες, με υψηλά επίπεδα κορτιζόλης να είναι ο κανόνας. Αυτά τα επίπεδα κορτιζόλης βλάπτουν τα κύτταρα του ιππόκαμπου, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη βραχυπρόθεσμη μάθηση και τη μακροπρόθεσμη μνήμη. Με τον καιρό, αυτό προκαλεί συρρίκνωση του ιππόκαμπου λόγω των επιθέσεων των ελεύθερων ριζών που καταστρέφουν τους δενδρίτες. Η μείωση των δενδριτών οδηγεί σε μείωση των επιπέδων BDNF, περιορισμό της νευρογένεσης και αύξηση της νευρικής ατροφίας. Σε αυτήν την κατάσταση, η αμυγδαλή, η οποία ελέγχει τα συναισθήματα, μπορεί να αναλάβει μεγαλύτερο ρόλο στη μάθηση, αυξάνοντας το συναισθηματικό στρες και τα επίπεδα κορτιζόλης, δημιουργώντας έναν φαύλο κύκλο.
Επιπλέον, τα υψηλά επίπεδα κορτιζόλης μπορεί να επηρεάζουν αρνητικά τον ύπνο, εμποδίζοντας τη μετάβαση στο στάδιο 4 (δέλτα ή βαθύ ύπνο). Αυτό το στάδιο είναι κρίσιμο, καθώς σε αυτό ο εγκέφαλος μετατρέπει τη βραχυπρόθεσμη μάθηση σε μακροπρόθεσμη μνήμη. Επίσης, σε αυτό το στάδιο, τα επίπεδα της αυξητικής ορμόνης (HGH) βοηθούν στην αναδόμηση των ιστών, συμπεριλαμβανομένου του εγκεφαλικού ιστού. Η κορτιζόλη μπορεί να εμποδίζει την απελευθέρωση της HGH, διεγείροντας την απελευθέρωση της σωματοστατίνης από τον υποθάλαμο, η οποία αναστέλλει την αυξητική ορμόνη. Επομένως, οποιεσδήποτε προσπάθειες για την ενίσχυση του εγκεφάλου μέσω άσκησης ή νοητικών δραστηριοτήτων μπορεί να αποβούν άκαρπες χωρίς αποτελεσματική διαχείριση του στρες.
Brain Food
Σύνδεση εγκεφάλου και άσκησης
Τροφές που Ενισχύουν την Εγκεφαλική Λειτουργία
Υπάρχουν τροφές που βελτιώνουν τη δύναμη του εγκεφάλου; Αν και οι επιστήμονες δεν έχουν φτάσει σε πλήρη συμφωνία, κάποιες τροφές φαίνεται να προσφέρουν σημαντικά οφέλη:
•Αντιοξειδωτικά: Οι πολυφαινόλες στο πράσινο τσάι και οι ανθοκυανίνες (βρίσκονται σε σκούρα μούρα, κόκκινο λάχανο και μελιτζάνα) βοηθούν στην εξουδετέρωση των ελεύθερων ριζών.
•Ιχθυέλαια: Κατανάλωση 1.200 mg εικοσαπεντανοϊκού οξέος και 200 mg δοκοσαεξανοϊκού οξέος μειώνει τον κίνδυνο γνωστικής έκπτωσης και άνοιας.
•Φολικό οξύ και βιταμίνες B6 και B12: Το φολικό οξύ (800 mg) και, σε μικρότερο βαθμό, οι βιταμίνες Β6 και Β12 συμβάλλουν στη μείωση της ομοκυστεΐνης στο αίμα.
•Καφεΐνη: Μέτρια πρόσληψη καφεΐνης βοηθά στη διατήρηση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού και μειώνει τα επίπεδα του αμυλοειδούς-β, μιας πρωτεΐνης που συνδέεται με τη νόσο Αλτσχάιμερ.
•Γλυκόζη: Η κατάλληλη πρόσληψη γλυκόζης από υγιεινές πηγές παρέχει καύσιμα στον εγκέφαλο, όμως πρέπει να αποφεύγεται η απότομη άνοδος της ινσουλίνης.
Η σύνδεση νου-σώματος μέσω της άσκησης είναι καλά τεκμηριωμένη. Η έρευνα συνεχίζει να ανακαλύπτει νέες ενώσεις που βελτιώνουν τη δομή και τη λειτουργία του εγκεφάλου. Εξετάστε την επέκταση των υπηρεσιών σας, εστιάζοντας στους ψυχοσυναισθηματικούς τομείς που συχνά παραμελούνται στα παραδοσιακά προγράμματα άσκησης.
Ένα αποτελεσματικό πρόγραμμα εκγύμνασης νου-σώματος είναι τόσο καλό όσο και οι μηχανισμοί διαχείρισης του στρες που περιλαμβάνει. Προπονηθείτε έξυπνα, όχι απλώς σκληρά.
Βιβλιογραφία
Σύνδεση εγκεφάλου και άσκησης
- Pascual-Leone A, Amedi A, Fregni F, and Merabet LB, (2005). The plastic human brain cortex. Annual Review of Neuroscience, 28:377 – 401.
- Shaw C, and McEachern J (editors), (2001). Toward a Theory of Neuroplasticity. London, England: Psychology Press.
- Ratey JJ, and Hagerman E, (2008). The Revolutionary New Science of Exercise and Brain. New York, NY. Little, Brown and Company.
- Bramble1 DM, and Lieberman DE, (2004). Endurance running and the evolution of Homo. Nature, 432: 345 – 352.
- Sparking Life. Power Your Brain Through Exercise. www.sparkinglife.org. Retrieved Sep, 2014.
- Lieberman DE, (2011). The Evolution of the Human Head. Cambridge, MA: Harvard University Press.
- Centers for Disease Control and Prevention (2011). Cognitive Impairment. http://www.cdc.gov/aging/pdf/cognitive_impairment/cogImp_poilicy_final.pdf. Retrieved Sep, 2014.
- Huang EJ, and Reichardt LF, (2001). Neurotrophins: roles in neuronal development and function. Annual Review of Neuroscience, 24:677 – 736.
- Cotman CW, and Berchtold NC, (2002). Exercise: a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends in Neuroscience, 25(6):295 – 301.
- Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, Basak C, Szabo A, Chaddock L, Kim JS, Heo S, Alves H, White SM, Wojcicki TR, Mailey E, Vieira VJ, Martin SA, Pence BD, Woods JA, McAuley E, and Kramer AF, (2011). Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America, 108(7): 3017 – 3022.
- Ratey, JJ (2001). A User’s Guide to the Brain. New York, NY, Random House, Inc.
Πηγή
“Boosting Brain Fitness – Understanding the Brain-Exercise Connection”, https://blog.nasm.org/fitness/boosting-brain-fitness-understanding-brain-exercise-connection
