Neurobiologiske virkninger af fysisk træning - Neurobiological effects of physical exercise

Neurobiologiske virkninger af
fysisk træning
Motionsterapi  - medicinsk intervention
Billede af en kvinde, der løber
En kvinde, der dyrker aerob træning
ICD-9-CM 93,19
MeSH D005081
LOINC 73986-2
eMedicin 324583

De neurobiologiske virkninger af fysisk træning er mange og involverer en lang række indbyrdes forbundne effekter på hjernens struktur, hjernefunktion og kognition . En stor undersøgelse af mennesker har vist, at konsekvent aerob træning (f.eks. 30 minutter hver dag) fremkalder vedvarende forbedringer i visse kognitive funktioner , sunde ændringer i genekspression i hjernen og gavnlige former for neuroplasticitet og adfærdsmæssig plasticitet ; nogle af disse langtidseffekter omfatter: øget neuronvækst , øget neurologisk aktivitet (f.eks. c-Fos og BDNF- signalering), forbedret stressmestring, forbedret kognitiv kontrol af adfærd , forbedret deklarativ , rumlig og arbejdshukommelse og strukturel og funktionel forbedringer i hjernestrukturer og veje forbundet med kognitiv kontrol og hukommelse. Træningens virkninger på kognition har vigtige konsekvenser for forbedring af akademiske præstationer hos børn og universitetsstuderende, forbedring af voksenproduktivitet, bevarelse af kognitiv funktion i alderdommen, forebyggelse eller behandling af visse neurologiske lidelser og forbedring af den generelle livskvalitet .

Hos raske voksne har aerob træning vist sig at forårsage forbigående virkninger på kognition efter en enkelt træningssession og vedvarende virkninger på kognition efter regelmæssig træning i løbet af flere måneder. Personer, der regelmæssigt udfører aerob træning (f.eks. Løb, jogging , rask gang, svømning og cykling) har større score på neuropsykologisk funktion og præstationstest, der måler visse kognitive funktioner, såsom opmærksomhedskontrol , hæmmende kontrol , kognitiv fleksibilitet , opdatering af arbejdshukommelse og kapacitet, deklarativ hukommelse , rumlig hukommelse og informationsbehandlingshastighed . De forbigående effekter af træning på kognition omfatter forbedringer i de fleste udøvende funktioner (f.eks. Opmærksomhed, arbejdshukommelse, kognitiv fleksibilitet, hæmmende kontrol, problemløsning og beslutningstagning) og informationsbehandlingshastighed i en periode på op til 2 timer efter træning.

Aerob træning forårsager kortsigtede og langsigtede virkninger på humør og følelsesmæssige tilstande ved at fremme positiv affekt , hæmme negativ påvirkning og reducere den biologiske reaktion på akut psykologisk stress . På kort sigt fungerer aerob træning både som et antidepressivt middel og euforiserende , hvorimod konsekvent træning giver generelle forbedringer i humør og selvværd .

Regelmæssig aerob træning forbedrer symptomer forbundet med en række lidelser i centralnervesystemet og kan bruges som en supplerende behandling for disse lidelser. Der er tydelige tegn på træningsbehandlingseffekt for alvorlig depressiv lidelse og opmærksomhedsunderskud hyperaktivitetsforstyrrelse . Den amerikanske Academy of Neurology 's klinisk praksis retningslinje for mild kognitiv svækkelse indikerer, at klinikere bør anbefale regelmæssig motion (to gange om ugen) til personer, der har været diagnosticeret med denne betingelse. Anmeldelser af klinisk evidens understøtter også brug af træning som en supplerende terapi for visse neurodegenerative lidelser , især Alzheimers sygdom og Parkinsons sygdom . Regelmæssig motion er også forbundet med en lavere risiko for at udvikle neurodegenerative lidelser. Et stort antal prækliniske beviser og nye kliniske beviser understøtter brugen af ​​træning som en supplerende terapi til behandling og forebyggelse af stofmisbrug . Regelmæssig motion er også blevet foreslået som en supplerende behandling for hjernekræft .

Langtidseffekter

Neuroplasticitet

Neuroplasticitet er den proces, hvorved neuroner tilpasser sig en forstyrrelse over tid og oftest forekommer som reaktion på gentagen udsættelse for stimuli. Aerob træning øger produktionen af neurotrofiske faktorer (f.eks. BDNF , IGF-1 , VEGF ), som formidler forbedringer i kognitive funktioner og forskellige former for hukommelse ved at fremme dannelse af blodkar i hjernen, voksen neurogenese og andre former for neuroplasticitet. Konsekvent aerob træning over en periode på flere måneder medfører klinisk betydelige forbedringer i udøvende funktioner og øget mængde gråt stof i næsten alle områder af hjernen, hvor de mest markante stigninger sker i hjerneområder, der giver anledning til udøvende funktioner. Hjernestrukturer, der viser de største forbedringer i grå stofmængde som reaktion på aerob træning, er præfrontal cortex , caudatkerne og hippocampus ; mindre signifikante stigninger i gråt stofvolumen forekommer i den forreste cingulære cortex , parietal cortex , lillehjernen og nucleus accumbens . Den præfrontale cortex, caudatkernen og den forreste cingulære cortex er blandt de mest betydningsfulde hjernestrukturer i dopamin- og noradrenalin -systemerne, der giver anledning til kognitiv kontrol. Motionsinduceret neurogenese (dvs. stigningerne i gråt stofvolumen) i hippocampus er forbundet med målbare forbedringer i rumlig hukommelse . Højere fysisk kondition score, målt ved VO 2 max , er forbundet med bedre udøvende funktion, hurtigere informationsbehandlingshastighed og større grå stofmængde i hippocampus, caudatkernen og nucleus accumbens. Langsigtet aerob træning er også forbundet med vedvarende gavnlige epigenetiske ændringer, der resulterer i forbedret stressmestring, forbedret kognitiv funktion og øget neuronal aktivitet ( c-Fos og BDNF- signalering).

Strukturel vækst

Anmeldelser af neuroimaging -undersøgelser indikerer, at konsekvent aerob træning øger mængden af gråt stof i næsten alle områder af hjernen, med mere markante stigninger i hjerneområder forbundet med hukommelsesbehandling, kognitiv kontrol, motorisk funktion og belønning ; de mest fremtrædende gevinster i grå stofmængde ses i præfrontal cortex, caudatkerne og hippocampus, som understøtter kognitiv kontrol og hukommelsesbehandling, blandt andre kognitive funktioner. Desuden ser det ud til, at venstre og højre halvdel af præfrontal cortex, hippocampus og cingulate cortex ser ud til at blive mere funktionelt indbyrdes forbundet som reaktion på konsekvent aerob træning. Tre anmeldelser tyder på, at markante forbedringer i præfrontal og hippocampus grå stofmængde forekommer hos raske voksne, der regelmæssigt dyrker medium intensitetstræning i flere måneder. Andre områder af hjernen, der viser moderate eller mindre signifikante gevinster i gråt stofvolumen under neuroimaging, omfatter den forreste cingulære cortex , parietal cortex , lillehjernen og nucleus accumbens .

Regelmæssig træning har vist sig at modvirke krympning af hippocampus og svækkelse af hukommelse, der naturligt forekommer sent i voksenalderen. Stillesiddende voksne over 55 år viser et fald på 1-2% i hippocampusmængden årligt. En neuroimaging-undersøgelse med en prøve på 120 voksne afslørede, at deltagelse i regelmæssig aerob træning øgede mængden af ​​venstre hippocampus med 2,12% og den højre hippocampus med 1,97% over en periode på et år. Emner i den lave intensitetsstrækningsgruppe, der havde højere konditionstrin ved baseline, viste mindre hippocampus volumen tab, hvilket gav bevis for, at træning var beskyttende mod aldersrelateret kognitiv tilbagegang. Generelt har personer, der dyrker mere motion i løbet af en given periode, større hippocampusmængder og bedre hukommelsesfunktion. Aerob træning har også vist sig at fremkalde vækst i de hvide stofområder i det forreste corpus callosum , som normalt krymper med alderen.

De forskellige funktioner i hjernestrukturer, der viser træningsinducerede stigninger i gråt stofvolumen, omfatter:

Vedvarende virkninger på erkendelse

I overensstemmelse med de funktionelle roller i hjernestrukturer, der udviser øgede mængder af grå stof, har regelmæssig træning over en periode på flere måneder vist sig at vedvarende forbedre mange udøvende funktioner og flere former for hukommelse. Især har konsistent aerob træning vist sig at forbedre opmærksomhedskontrol , informationsbehandlingshastighed , kognitiv fleksibilitet (f.eks. Opgaveomskiftning ), hæmmende kontrol , opdatering af arbejdshukommelse og kapacitet, deklarativ hukommelse og rumlig hukommelse . Hos raske unge og midaldrende voksne er effektstørrelserne af forbedringer i kognitiv funktion størst for indekser for udøvende funktioner og små til moderate for aspekter af hukommelse og informationsbehandlingshastighed. Det kan være, at individer hos ældre voksne drager fordel af kognitivt ved at deltage i både aerob træning og modstandstypeøvelse af mindst moderat intensitet. Personer, der har en stillesiddende livsstil, har en tendens til at have nedsatte udøvende funktioner i forhold til andre mere fysisk aktive ikke-motionister. Et gensidigt forhold mellem træning og udøvende funktioner er også blevet bemærket: forbedringer i udøvende kontrolprocesser, såsom opmærksomhedskontrol og hæmmende kontrol, øger en persons tendens til at udøve.

Virkningsmekanisme

BDNF -signalering

En af de mest betydningsfulde effekter af træning på hjernen er den øgede syntese og ekspression af BDNF , et neuropeptid og hormon , i hjernen og periferien, hvilket resulterer i øget signalering via dets receptor tyrosinkinase , tropomyosinreceptorkinase B (TrkB). Da BDNF er i stand til at krydse blod -hjerne -barrieren , øger højere perifer BDNF -syntese også BDNF -signalering i hjernen. Motionsinducerede stigninger i BDNF-signalering er forbundet med gavnlige epigenetiske ændringer , forbedret kognitiv funktion, forbedret humør og forbedret hukommelse. Desuden har forskning givet stor støtte til BDNF's rolle i hippocampus neurogenese, synaptisk plasticitet og neural reparation. Deltagelse i aerob træning med moderat høj intensitet såsom løb, svømning og cykling øger BDNF- biosyntese gennem myokinsignalering , hvilket resulterer i op til en tredobling i blodplasma og BDNF-niveauer; træningsintensitet er positivt korreleret med størrelsen af ​​øget BDNF biosyntese og ekspression. En metaanalyse af undersøgelser, der involverede træningens effekt på BDNF-niveauer, viste, at konsekvent træning også beskedent øger hvilende BDNF-niveauer. Dette har vigtige konsekvenser for træning som en mekanisme til at reducere stress, da stress er tæt forbundet med nedsatte niveauer af BDNF i hippocampus. Faktisk tyder undersøgelser på, at BDNF bidrager til de angstreducerende virkninger af antidepressiva. Stigningen i BDNF-niveauer forårsaget af træning hjælper med at vende det stressinducerede fald i BDNF, som medierer stress på kort sigt og buffere mod stressrelaterede sygdomme på lang sigt.

IGF-1 signalering

IGF-1 er et peptid og en neurotrof faktor, der medierer nogle af virkningerne af væksthormon ; IGF-1 fremkalder sine fysiologiske virkninger ved at binde til en specifik receptortyrosinkinase , IGF-1-receptoren , for at kontrollere vævsvækst og ombygning. I hjernen fungerer IGF-1 som en neurotrofisk faktor, der ligesom BDNF spiller en væsentlig rolle i kognition, neurogenese og neuronal overlevelse. Fysisk aktivitet er forbundet med øgede niveauer af IGF-1 i blodserum , som vides at bidrage til neuroplasticitet i hjernen på grund af dets evne til at krydse blod-hjerne-barrieren og blod-cerebrospinalvæskebarrieren ; følgelig bemærkede en anmeldelse, at IGF-1 er en vigtig formidler af træningsinduceret voksenneurogenese, mens en anden anmeldelse karakteriserede den som en faktor, der forbinder "kropsform" med "hjernefitness". Mængden af ​​IGF-1 frigivet til blodplasma under træning er positivt korreleret med træningsintensitet og varighed.

VEGF -signalering

VEGF er et neurotrofisk og angiogent (dvs. blodkarvækstfremmende) signalprotein, der binder til to receptortyrosinkinaser, VEGFR1 og VEGFR2 , som udtrykkes i neuroner og glialceller i hjernen. Hypoxi , eller utilstrækkelig cellulær iltforsyning, opregulerer kraftigt VEGF -udtryk, og VEGF udøver en neurobeskyttende virkning i hypoksiske neuroner. Ligesom BDNF og IGF-1 har aerob træning vist sig at øge VEGF-biosyntese i perifert væv, som efterfølgende krydser blod-hjerne-barrieren og fremmer neurogenese og dannelse af blodkar i centralnervesystemet . Motionsinducerede stigninger i VEGF-signalering har vist sig at forbedre cerebralt blodvolumen og bidrage til træningsinduceret neurogenese i hippocampus.

GPLD1

I juli 2020 rapporterede forskere, at efter musenes træning udskiller deres lever proteinet GPLD1 , som også er forhøjet hos ældre mennesker, der dyrker regelmæssig motion, at dette er forbundet med forbedret kognitiv funktion hos ældre mus, og at forøgelse af mængden af ​​GPLD1 produceret af muselever hos gamle mus via genteknologi kunne give mange fordele ved regelmæssig motion for deres hjerner-såsom øgede BDNF-niveauer, neurogenese og forbedret kognitiv funktion i test.

Irisin

En undersøgelse med FNDC5- knock-out-mus samt kunstig forhøjelse af cirkulerende irisinniveauer viste, at irisin giver gavnlige kognitive virkninger af fysisk træning, og at det kan tjene en træningsmimetik hos mus, hvor det kunne "forbedre både det kognitive underskud og neuropatologi i Alzheimers sygdoms musemodeller ". Mægleren og dens reguleringssystem undersøges derfor for potentielle indgreb for at forbedre - eller yderligere forbedre - kognitiv funktion eller lindre Alzheimers sygdom hos mennesker. Eksperimenter indikerer, at irisin kan være forbundet med regulering af BDNF og neurogenese hos mus.

Kortsigtede effekter

Forbigående effekter på erkendelse

Ud over de vedvarende virkninger på kognition, der skyldes flere måneders daglig træning, har det vist sig, at akut træning (dvs. et enkelt anstrengelsesprogram) forbigående forbedrer en række kognitive funktioner. Anmeldelser og metaanalyser af forskning om virkningerne af akut træning på kognition hos raske unge og midaldrende voksne har konkluderet, at informationsbehandlingshastighed og en række udøvende funktioner-herunder opmærksomhed, arbejdshukommelse, problemløsning, kognitiv fleksibilitet, verbal flydende , beslutningstagning og hæmmende kontrol-alle forbedres i en periode på op til 2 timer efter træning. En systematisk gennemgang af undersøgelser foretaget på børn foreslog også, at nogle af de træningsfremkaldte forbedringer i udøvende funktion er tydelige efter enkelte anstrengelser, mens andre aspekter (f.eks. Opmærksomhedskontrol) kun forbedres efter konsekvent træning regelmæssigt. Anden forskning har foreslået øjeblikkelige performative forbedringer under træning, såsom øvelse-samtidige forbedringer i behandlingshastighed under visuelle arbejdshukommelsesopgaver.

Motionsinduceret eufori

Løbere kan opleve en euforisk tilstand, der ofte kaldes en " løbers højde ".

Kontinuerlig træning kan frembringe en forbigående tilstand af eufori  -en positivt værdsat affektiv tilstand, der involverer oplevelsen af glæde og følelser af dyb tilfredshed, opstemthed og velvære-som i daglig tale kaldes en " løbers høj " i distanceløb eller en " roer er høj "i roning . Nuværende medicinske anmeldelser indikerer, at flere endogene euforier er ansvarlige for at producere motionsrelateret eufori, specifikt phenethylamin (et endogent psykostimulerende middel ), β-endorphin (et endogent opioid ) og anandamid (et endogent cannabinoid ).

Virkninger på neurokemi

β-phenylethylamin

β-Phenylethylamin , almindeligvis omtalt som phenethylamin , er en menneskelig sporamin og kraftig katecholaminerg og glutamatergisk neuromodulator, der har lignende psykostimulerende og euforiserende virkninger og en lignende kemisk struktur som amfetamin . Tredive minutters moderat til høj intensitet fysisk træning har vist sig at forårsage en enorm stigning i urin- ß-phenyleddikesyre , den primære metabolit af phenethylamin. To anmeldelser bemærkede en undersøgelse, hvor den gennemsnitlige 24-timers β-phenyleddikesyre koncentration i urinen blandt deltagerne efter kun 30 minutters intens træning steg med 77% i forhold til baseline koncentrationer i hvilende kontrolpersoner; anmeldelserne tyder på, at phenethylaminsyntesen stiger kraftigt, mens et individ træner, i hvilket tidsrum det hurtigt metaboliseres på grund af sin korte halveringstid på cirka 30 sekunder. I hviletilstand syntetiseres phenethylamin i catecholaminneuroner fra L - phenylalanin af aromatisk aminosyre decarboxylase (AADC) med omtrent samme hastighed, som dopamin produceres med.

I lyset af denne observation tyder originalpapiret og begge anmeldelser på, at phenethylamin spiller en fremtrædende rolle i formidlingen af ​​de stemningsforbedrende euforiske virkninger af en løbers high, da både phenethylamin og amfetamin er kraftige euforier.

β-endorfin

β-Endorfin (sammentrukket fra " endo genous mo rphin e") er en endogen opioid neuropeptid , som binder til u-opioidreceptorer , til gengæld producerer eufori og smertelindring . En meta-analytisk gennemgang fandt ud af, at motion øger udskillelsen af β-endorphin betydeligt, og at denne sekretion er korreleret med forbedrede humørtilstande. Moderat intensitetstræning producerer den største stigning i β-endorfinsyntese , mens højere og lavere intensitetsformer er forbundet med mindre stigninger i β-endorfinsyntese . En gennemgang af β-endorfin og træning bemærkede, at en persons humør forbedres resten af ​​dagen efter fysisk træning, og at ens humør er positivt korreleret med det samlede daglige fysiske aktivitetsniveau. Data fra gnavere og mennesker har imidlertid vist, at farmakologisk blokade af endogene endorfiner ikke forhindrer udviklingen af ​​en løbers høj, mens blokade af endocannabinoider gør det.

Anandamid

Anandamid er en endogen cannabinoid og retrograd neurotransmitter, der binder sig til cannabinoidreceptorer (primært CB 1 ), hvilket igen producerer eufori. Det har vist sig, at aerob træning forårsager en stigning i plasma -anandamidniveauer, hvor størrelsen af ​​denne stigning er højest ved moderat træningsintensitet (dvs. træning ved ~ ⁠70⁠ – ⁠80⁠% maksimal puls). Stigninger i plasma -anandamidniveauer er forbundet med psykoaktive virkninger, fordi anandamid er i stand til at krydse blod -hjerne -barrieren og virke i centralnervesystemet. Fordi anandamid er en euforiserende og aerob træning er forbundet med euforiske effekter, er det blevet foreslået, at anandamid delvis formidler de kortsigtede humørløftende virkninger af træning (f.eks. Eufori af en løbers højde) via træningsinducerede stigninger i dens syntese.

Hos mus blev det påvist, at visse træk ved en løbers højde afhænger af cannabinoidreceptorer. Farmakologisk eller genetisk forstyrrelse af cannabinoidsignalering via cannabinoidreceptorer forhindrer de smertestillende og angstreducerende virkninger af løb.

Cortisol og den psykologiske stressreaktion

"Stresshormonet", cortisol , er et glukokortikoid, der binder sig til glukokortikoidreceptorer . Psykologisk stress fremkalder frigivelse af cortisol fra binyrerne ved at aktivere hypothalamus -hypofyse -binyreaksen (HPA -aksen). Kortsigtede stigninger i cortisolniveauer er forbundet med adaptive kognitive forbedringer, såsom forbedret hæmmende kontrol; overdreven høj eksponering eller langvarig eksponering for høje niveauer af cortisol forårsager imidlertid nedsat kognitiv kontrol og har neurotoksiske virkninger i den menneskelige hjerne. For eksempel reducerer kronisk psykologisk stress BDNF -ekspression, hvilket har skadelige virkninger på hippocampusvolumen og kan føre til depression .

Som fysisk stressor stimulerer aerob træning cortisolsekretion på en intensitetsafhængig måde; det resulterer imidlertid ikke i langsigtede stigninger i cortisolproduktionen, da denne træningsinducerede virkning på cortisol er et svar på forbigående negativ energibalance . Personer, der for nylig har dyrket motion, udviser forbedringer i stressmestringsadfærd. Aerob motion øger kondition og sænker neuroendokrine (dvs. HPA akse ) reaktivitet og reducerer derfor den biologiske reaktion på psykologisk stress hos mennesker (fx nedsat cortisol frigivelse og svækket puls respons). Motion vender også om stressinducerede fald i BDNF- ekspression og signalering i hjernen og fungerer derved som en buffer mod stressrelaterede sygdomme som depression.

Glutamat og GABA

Glutamat , en af ​​de mest almindelige neurokemikalier i hjernen, er en excitatorisk neurotransmitter involveret i mange aspekter af hjernens funktion, herunder læring og hukommelse. Baseret på dyremodeller ser det ud til, at motion normaliserer de overdrevne niveauer af glutamat -neurotransmission til nucleus accumbens, der opstår i stofmisbrug. En gennemgang af træningens virkninger på neurokardiefunktionen i prækliniske modeller bemærkede, at motionsinduceret neuroplasticitet af rostral ventrolateral medulla (RVLM) har en hæmmende effekt på glutamatergisk neurotransmission i denne region, hvilket igen reducerer sympatisk aktivitet ; anmeldelsen antog, at denne neuroplasticitet i RVLM er en mekanisme, ved hvilken regelmæssig træning forhindrer inaktivitetsrelateret kardiovaskulær sygdom .

Monoamin neurotransmittere

Acetylcholin

Virkninger hos børn

Børn træner

Sibley og Etnier (2003) udførte en metaanalyse, der så på forholdet mellem fysisk aktivitet og kognitiv præstation hos børn. De rapporterede om et gavnligt forhold i kategorierne perceptuelle færdigheder, intelligenskvotient, præstation, verbale test, matematiske test, udviklingsniveau/akademisk parathed og andet, med undtagelse af hukommelse, der viste sig at være uden relation til fysisk aktivitet. Korrelationen var stærkest for aldersgrupperne 4-7 og 11-13 år. På den anden side fandt Chaddock og kolleger (2011) resultater, der stod i modsætning til Sibley og Etniers metaanalyse. I deres undersøgelse var hypotesen, at børn med lavere pasform ville klare sig dårligt i udøvende kontrol af hukommelsen og have mindre hippocampusmængder sammenlignet med børn med højere pasform. I stedet for at fysisk aktivitet ikke er relateret til hukommelse hos børn mellem 4 og 18 år, kan det være, at preadolescents af højere kondition har større hippocampusmængder end præeadolescenter med lavere kondition. Ifølge en tidligere undersøgelse foretaget af Chaddock og kolleger (Chaddock et al. 2010), ville et større hippocampusvolumen resultere i bedre udøvende kontrol af hukommelsen. De konkluderede, at hippocampus volumen var positivt forbundet med ydeevne på relationelle hukommelsesopgaver. Deres fund er de første, der indikerer, at aerob kondition kan relateres til strukturen og funktionen af ​​den præ -ynglende menneskelige hjerne. I Best's (2010) metaanalyse af aktivitetens effekt på børns udøvende funktion er der to forskellige eksperimentelle designs, der bruges til at vurdere aerob træning på kognition. Den første er kronisk træning, hvor børn tilfældigt tildeles en tidsplan for aerob træning over flere uger og senere vurderes til sidst. Den anden er akut træning, som undersøger de umiddelbare ændringer i kognitiv funktion efter hver session. Resultaterne af begge antyder, at aerob træning kort kan hjælpe børns udøvende funktion og også påvirke mere varige forbedringer af udøvende funktion. Andre undersøgelser har antydet, at træning ikke er relateret til akademisk præstation, måske på grund af de parametre, der bruges til at bestemme præcis, hvad akademisk præstation er. Dette studieområde har været et fokus for uddannelsesbestyrelser, der træffer beslutninger om, hvorvidt idrætsundervisning skal implementeres i skolens læreplan, hvor meget tid der skal bruges til fysisk uddannelse og dens indvirkning på andre akademiske emner.

En anden undersøgelse viste, at sjetteklasser, der deltog i kraftig fysisk aktivitet mindst tre gange om ugen, havde de højeste score sammenlignet med dem, der deltog i moderat eller slet ingen fysisk aktivitet. De børn, der deltog i kraftig fysisk aktivitet, scorede i gennemsnit tre point højere på deres akademiske test, der bestod af matematik, naturvidenskab, engelsk og verdensstudier.

Dyreforsøg har også vist, at motion kan påvirke hjernens udvikling tidligt i livet. Mus, der havde adgang til løbehjul og andet sådant træningsudstyr, havde bedre neuronal vækst i de neurale systemer, der er involveret i læring og hukommelse. Neuroimaging af den menneskelige hjerne har givet lignende resultater, hvor træning fører til ændringer i hjernens struktur og funktion. Nogle undersøgelser har knyttet lave niveauer af aerob kondition til børn med nedsat udøvende funktion hos ældre voksne, men der er stadig flere beviser for, at det også kan være forbundet med mangel på selektiv opmærksomhed, responshæmning og interferenskontrol.

Virkninger på lidelser i centralnervesystemet

Motion som forebyggelse og behandling af stofmisbrug

Kliniske og prækliniske beviser indikerer, at konsekvent aerob træning, især udholdenhedstræning (f.eks. Maratonløb ), faktisk forhindrer udviklingen af ​​visse stofmisbrug og er en effektiv supplerende behandling for stofmisbrug og især psykostimulerende afhængighed. Konsekvent aerob træning, størrelsesafhængigt (dvs. ved varighed og intensitet) reducerer risikoen for stofmisbrug, som ser ud til at forekomme ved tilbageførsel af lægemiddelinduceret, afhængighedsrelateret neuroplasticitet. En anmeldelse bemærkede, at træning kan forhindre udviklingen af ​​stofmisbrug ved at ændre ΔFosB eller c-Fos immunoreaktivitet i striatum eller andre dele af belønningssystemet . Desuden reducerer aerob træning den psykostimulerende selvadministration, reducerer genindførelse (dvs. tilbagefald) af lægemiddelsøgning og inducerer modsatte virkninger på striatal dopaminreceptor D 2 (DRD2) signalering (øget DRD2-tæthed) til dem, der induceres af patologisk stimulant brug ( nedsat DRD2 -tæthed). Konsekvent aerob træning kan derfor føre til bedre behandlingsresultater, når den bruges som en supplerende behandling for stofmisbrug. Fra 2016 er der stadig behov for mere klinisk forskning for at forstå mekanismerne og bekræfte effekten af ​​træning i behandling og forebyggelse af stofmisbrug.

Resumé af afhængighedsrelateret plasticitet
Form for neuroplasticitet
eller adfærdsmæssig plasticitet
Type forstærker Kilder
Opiater Psykostimulerende midler Mad med højt fedtindhold eller sukker Seksuelt samkvem Fysisk træning
(aerob)
Miljømæssig
berigelse
ΔFosB- ekspression i
nucleus accumbens D1-type MSN'er
Adfærdsmæssig plasticitet
Eskalering af indtag Ja Ja Ja
Psykostimulerende
krydssensibilisering
Ja Ikke anvendelig Ja Ja Dæmpet Dæmpet
Psykostimulerende
selvadministration
Psykostimulerende betinget stedpræference
Genindførelse af adfærdssøgende adfærd
Neurokemisk plasticitet
CREB -phosphorylering
i nucleus accumbens
Sensibiliseret dopamin reaktion
i nucleus accumbens
Ingen Ja Ingen Ja
Ændret striatal dopaminsignalering DRD2 , ↑ DRD3 DRD1 , ↓ DRD2 , ↑ DRD3 DRD1 , ↓ DRD2 , ↑ DRD3 DRD2 DRD2
Ændret striatal opioidsignalering Ingen ændring eller
μ-opioidreceptorer
μ-opioidreceptorer
κ-opioidreceptorer
u-opioid-receptorer u-opioid-receptorer Ingen ændring Ingen ændring
Ændringer i striatal opioidpeptider dynorphin
Ingen ændring: enkephalin
dynorphin enkephalin dynorphin dynorphin
Mesocorticolimbisk synaptisk plasticitet
Antal dendritter i nucleus accumbens
Dendritisk rygsøjlen tæthed i
de nucleus accumbens

Opmærksomhedsunderskud hyperaktivitetsforstyrrelse

Regelmæssig motion, især aerob træning, er en effektiv add-on behandling for ADHD hos børn og voksne, især når det kombineres med stimulerende medicin (dvs. amfetamin eller methylphenidat ), selvom den bedste intensitet og type aerob træning for at forbedre symptomerne ikke er i øjeblikket kendt. Især de langsigtede virkninger af regelmæssig aerob træning hos ADHD-individer omfatter bedre adfærd og motoriske evner, forbedrede udøvende funktioner (herunder opmærksomhed, hæmmende kontrol og planlægning , blandt andre kognitive domæner), hurtigere informationsbehandlingshastighed og bedre hukommelse. Forældrenes vurderinger af adfærdsmæssige og socio-følelsesmæssige resultater som reaktion på regelmæssig aerob træning omfatter: bedre overordnet funktion, reducerede ADHD-symptomer, bedre selvværd, reduceret angst og depression, færre somatiske klager, bedre akademisk adfærd og klasseværelsesadfærd, og forbedret social adfærd. Træning på stimulerende medicin øger effekten af ​​stimulerende medicin på udøvende funktion. Det menes, at disse kortsigtede virkninger af træning medieres af en øget overflod af synaptisk dopamin og noradrenalin i hjernen.

Major depressiv lidelse

En række medicinske anmeldelser har vist, at træning har en markant og vedvarende antidepressiv effekt hos mennesker, en effekt, der menes at være medieret gennem forbedret BDNF -signalering i hjernen. Flere systematiske anmeldelser har analyseret potentialet for fysisk træning i behandlingen af depressive lidelser . Cochrane Collaboration -gennemgangen fra 2013 om fysisk træning for depression bemærkede, at det baseret på begrænset evidens er mere effektivt end en kontrolintervention og kan sammenlignes med psykologiske eller antidepressive lægemiddelterapier. Tre efterfølgende systematiske anmeldelser fra 2014, der inkluderede Cochrane -gennemgangen i deres analyse, blev afsluttet med lignende fund: en viste, at fysisk træning er effektiv som en supplerende behandling (dvs. behandlinger, der bruges sammen) med antidepressiv medicin; de to andre angav, at fysisk træning har markante antidepressive virkninger og anbefalede inklusion af fysisk aktivitet som en supplerende behandling for let til moderat depression og psykisk sygdom generelt. En systematisk gennemgang bemærkede, at yoga kan være effektivt til at lindre symptomer på prænatal depression . En anden gennemgang hævdede, at beviser fra kliniske forsøg understøtter effekten af ​​fysisk træning som behandling af depression over en periode på 2-4 måneder. Disse fordele er også blevet bemærket i alderdommen , med en gennemgang foretaget i 2019, der viser, at træning er en effektiv behandling af klinisk diagnosticeret depression hos ældre voksne.

En metaanalyse fra juli 2016 konkluderede, at fysisk træning forbedrer den generelle livskvalitet hos personer med depression i forhold til kontroller.

Hjernekræft

Let kognitiv svækkelse

Den amerikanske Academy of Neurology 's januar 2018 opdatering af deres kliniske praksis retningslinje for mild kognitiv svækkelse stater at klinikere bør anbefaler regelmæssig motion (to gange om ugen) til personer, der har været diagnosticeret med denne betingelse. Denne vejledning er baseret på en moderat mængde beviser af høj kvalitet, der understøtter effektiviteten af ​​regelmæssig fysisk træning (to gange ugentligt over en periode på 6 måneder) til forbedring af kognitive symptomer hos personer med let kognitiv svækkelse.

Neurodegenerative lidelser

Alzheimers sygdom

Alzheimers sygdom er en kortikal neurodegenerativ lidelse og den mest udbredte form for demens , der repræsenterer cirka 65% af alle tilfælde af demens; den er kendetegnet ved nedsat kognitiv funktion, adfærdsmæssige abnormiteter og nedsat evne til at udføre grundlæggende aktiviteter i det daglige liv . To metaanalytiske systematiske anmeldelser af randomiserede kontrollerede forsøg med en varighed på 3–12 måneder har undersøgt virkningerne af fysisk træning på de førnævnte egenskaber ved Alzheimers sygdom. Anmeldelserne fandt gavnlige virkninger af fysisk træning på kognitiv funktion, graden af ​​kognitiv tilbagegang og evnen til at udføre dagliglivets aktiviteter hos personer med Alzheimers sygdom. En anmeldelse antydede, at de kognitive virkninger af træning på Alzheimers sygdom, baseret på transgene musemodeller, kan skyldes en reduktion i mængden af amyloidplak .

Den Caerphilly Fremadrettet undersøgelse fulgte 2.375 mandlige forsøgspersoner over 30 år og undersøgt sammenhængen mellem sund livsstil og demens, blandt andre faktorer. Analyser af dataene fra Caerphilly -undersøgelsen har vist, at motion er forbundet med en lavere forekomst af demens og en reduktion i kognitiv svækkelse. En efterfølgende systematisk gennemgang af longitudinelle undersøgelser fandt også, at højere niveauer af fysisk aktivitet var forbundet med en reduktion i risikoen for demens og kognitiv tilbagegang; denne gennemgang hævdede yderligere, at øget fysisk aktivitet synes at være årsagssammenhængende med disse reducerede risici.

Parkinsons sygdom

Parkinsons sygdom (PD) er en bevægelsesforstyrrelse, der giver symptomer som bradykinesi , stivhed, rysten og nedsat gangart .

En gennemgang af Kramer og kolleger (2006) viste, at nogle neurotransmittersystemer påvirkes af træning på en positiv måde. Et par undersøgelser rapporterede at se en forbedring af hjernens sundhed og kognitive funktion på grund af træning. En særlig undersøgelse af Kramer og kolleger (1999) viste, at aerob træning forbedrede udøvende kontrolprocesser understøttet af frontale og præfrontale områder i hjernen. Disse regioner er ansvarlige for de kognitive underskud hos PD -patienter, men der var spekulationer om, at forskellen i det neurokemiske miljø i frontallapperne hos PD -patienter kan hæmme fordelen ved aerob træning. Nocera og kolleger (2010) udførte et casestudie baseret på denne litteratur, hvor de gav deltagerne tidligt til mellemstadiet PD og kontrolgruppen kognitive/sproglige vurderinger med træningsregimer. Enkeltpersoner udførte 20 minutters aerob træning tre gange om ugen i 8 uger på en stationær træningscyklus. Det viste sig, at aerob træning forbedrede flere målinger af kognitiv funktion, hvilket beviser, at sådanne træningsregimer kan være gavnlige for patienter med PD.

Se også

Noter

  1. ^ Neurotrofiske faktorer er peptider eller andre små proteiner, der fremmer vækst, overlevelse og differentiering af neuroner ved at binde til og aktivere deres associerede tyrosinkinaser .
  2. ^ Voksenneurogenese er den postnatale (efter fødsel) vækst af nye neuroner, en gavnlig form for neuroplasticitet.
  3. ^ Opmærksomhedskontrol gør det muligt for et individ at fokusere sin opmærksomhed på en bestemt kilde og ignorere andre stimuli, der konkurrerer om ens opmærksomhed, f.eks. I cocktailparty -effekten .
  4. ^ Hæmmende kontrol er processen med at ændre sine indlærte adfærdsmæssige reaktioner, nogle gange kaldet "præpotente svar", på en måde, der gør det lettere at gennemføre et bestemt mål. Hæmmende kontrol gør det muligt for enkeltpersoner at kontrollere deres impulser og vaner, når det er nødvendigt eller ønsket, f.eks. At overvinde udsættelse .
  5. ^ Arbejdshukommelse er den hukommelsesform, der bruges af en person på et givet tidspunkt til aktiv informationsbehandling, f.eks. Når man læser eller skriver en encyklopædiartikel. Arbejdshukommelse har en begrænset kapacitet og fungerer som en informationsbuffer, analog med en computers databuffer , der gør det muligt at manipulere oplysninger til forståelse, beslutningstagning og vejledning af adfærd.
  6. ^ Deklarativ hukommelse, også kendt som eksplicit hukommelse , er den form for hukommelse, der vedrører fakta og begivenheder.
  7. ^ Hos raske individer løser dette energiunderskud sig simpelthen ved at spise og drikke en tilstrækkelig mængde mad og drikke efter træning.

Referencer