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Mucha gente hace deporte por cómo les hace sentir, o simplemente porque piensan que les ayuda a despejarse -quizá por reducir el estrés-. Les alegrará saber que el ejercicio realmente aumenta la potencia del cerebro, desde el aprendizaje a la memoria, la atención o la rapidez en la toma de decisiones.

 

Hace muchos años, mi padre me contó cómo estudiaba durante la universidad. Se encerraba con los libros en una habitación, él solo y en silencio, y empollaba hasta que ya no podía concentrarse. Entonces, se levantaba, salía fuera y corría por los alrededores durante un rato. Luego volvía y retomaba el estudio. Estudiar, correr, repetir. Resulta que correr marca una diferencia real. ¡Es cierto que el ejercicio te hace más inteligente!

 

En un estudio de 2011 1, investigadores eligieron niños con sobrepeso y les pusieron a hacer ejercicio. Aquellos que hacían al menos 30 minutos de actividad física cada día mostraron un mayor tamaño del hipotálamo, y una mejora significativa en el test CAS (“Sistema de Evaluación Cognitiva”), una prueba alternativa al IQ (“Coeficiente intelectual”) estándar.

 

Sus funciones ejecutivas (planificación, razonamiento y capacidad de toma de decisiones) habían mejorado notablemente. También mejoraron sus resultados en un examen de matemáticas, aunque no habían recibido clases adicionales.

 

El ejercicio tiene un impacto sobre la memoria, el aprendizaje, la concentración y la agilidad mental. Así que ahora sabemos de lo que estamos hablando al decir que el deporte ayuda a aprender. ¿No vas a conformarte con mi palabra de que el ejercicio ayuda? Bien, pide siempre pruebas.

 

Fijémonos en estudios recientes, publicados en  2013, aunque haya muchos más antiguos. Uno de ellos 2 ha descubierto que una única sesión de actividad física moderada permite a los participantes completar con más aciertos un test de memoria, razonamiento y planificación (y en menos tiempo). Otro estudio 3 indica que el ejercicio reduce la pérdida de función cognitiva en mujeres de mediana edad. Una tercera publicación 4 incluso describe cómo los atletas expertos de más de 50 años tienen un mayor volumen cerebral y mejor función cognitiva que sus equivalentes sedentarios.

 

Sigamos. En pacientes con enfermedades cardiovasculares, el ejercicio ha demostrado 5 mantener la estructura celular de las neuronas de la materia blanca (mielinizada) en la corteza cerebral, que son importantes para funciones cognitivas superiores.Y otro trabajo demuestra 6 que la velocidad de procesamiento es mayor después de comenzar con una rutina de actividad cardiovascular.

 

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La imagen superior representa la localización del hipocampo en el cerebro. Hay dos regiones conectadas, una en cada hemisferio. La imagen inferior muestra las regiones del hipocampo, incluyendo el giro dentado (DG por sus siglas en inglés), el área donde se desarrolla buena parte de la neurogénesis tras el ejercicio.

 

Finalmente, mencionaremos sólo uno de los muchos estudios que se publicaron en 2010. Un grupo de niños de 10 años que hacían ejercicio físico regular tenían el hipocampo (la parte del cerebro dedicada al aprendizaje y la memoria) un 12% más grande 7. Eran más rápidos en pruebas de memoria a corto plazo y aprendían más rápido la información nueva.

 

Ahora que te has convencido de que el deporte realmente ayuda a las funciones cognitivas,

la pregunta sigue siendo cómo ocurre esta proeza. Lo primero que debemos tener claro es la diferencia entre memoria y aprendizaje. Podría parecer que son la misma cosa; tienes una determinada experiencia (verbal, auditiva, visual, etc) y la recuerdas: es entonces cuando la has aprendido. Pero hay sutiles diferencias.

 

Los especialistas definen el aprendizaje como el proceso que modificará un comportamiento posterior. La memoria, por otro lado, es la habilidad de recordar experiencias vividas. La memoria es el registro que queda del proceso de aprendizaje, así que necesitas tener memoria para aprender. Aprendes a tocar el piano estudiando las notas y el propio instrumento, pero entonces lo tocas utilizando tu memoria para recordar eso que aprendiste.

 

Volviendo a los mecanismos que explican cómo el ejercicio ayuda a la memoria y el aprendizaje, la explicación sencilla es que te ayuda a dormir, mejora tu estado de ánimo y envía más oxígeno al cerebro. Sin duda, esto te ayuda a estudiar mejor o incluso a percatarte de más cosas que puedes usar para ampliar tu conocimiento. Estos son los factores con los que contaba mi padre cuando salía a correr. Pero hay mucho más.

 

El hipocampo es importante para el aprendizaje y la memoria. Muchos estudios sobre ejercicio físico y función cognitiva han mostrado aumento de tamaño de esta parte del cerebro en los participantes que hacían ejercicio. Los niños que aumentaban su coeficiente intelectual tenían un hipocampo de mayor tamaño, al igual que los ratones que se estudiaron en los años 90.

 

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La neurogénesis es la formación de nuevas células del sistema nervioso a partir de células madre. También en el cerebro existen células madre. Pueden dar lugar a cualquiera de los tipos de células del cerebro, dependiendo de los estímulos que reciban en la zona donde se encuentran. Normalmente, sólo una pequeña fracción de las células madre que son estimuladas se convierten en neuronas, pero después de la actividad física el número de las supervivientes se dispara.

 

El ejercicio incentiva la neurogénesis, la oxigenación, la plasticidad sináptica, la síntesis de neurotransmisores, la mielinización, la velocidad de procesamiento de información, y la potenciación de la memoria a largo plazo (LTP por sus siglas en inglés). De acuerdo, son muchas palabras complejas, así que vamos a verlas una por una. Eso sí, recuerda que todas estos conceptos están relacionados entre sí: plasticidad, neurogénesis y LTP se relacionan con la memoria; neurogénesis y velocidad de procesamiento, con el aprendizaje y las funciones ejecutivas; neurotransmisores, plasticidad y oxigenación afectan a la atención.

 

Neurogénesis

Muchos beneficios del ejercicio cardiovascular derivan de la formación de nuevas neuronas (neurogénesis). Sí, es una excepción a la regla de que las neuronas del sistema nervioso central duran toda la vida y no se pueden recuperar, ni producir otras nuevas 8. La neurogénesis explica cómo el hipocampo de los que hacen ejercicio se agranda.

 

La actividad física regular induce la neurogénesis mediante la acción de compuestos químicos en el cerebro, factores de crecimiento y neurotransmisores. El factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), relacionado con el estado de ánimo 9, estimula la producción de nuevas neuronas. Más neuronas implican más conexiones, y en consecuencia una mayor capacidad de aprendizaje.

 

BDNF parece ser el eje donde convergen muchas funciones cognitivas. ¿Cómo aumenta el ejercicio los niveles de BDNF? No estamos seguros todavía. Podría ser que el ejercicio provoque un estrés que aumente el flujo de calcio al cerebro. El calcio activa muchos factores de transcripción, y sabemos que BDNF requiere calcio para transcribirse.

 

Pero nada es tan sencillo. Es probable que se requieran serotonina, IGF-1 y BDNF para aumentar la neurogénesis en el hipocampo: Los inhibidores de cualquiera de estos factores reducen drásticamente la neurogénesis inducida por la actividad física.

 

Plasticidad

La plasticidad es un proceso general que consiste en la alteración de las neuronas y sus conexiones. Implica la producción de nuevas neuronas (neurogénesis) y cambios en el número (sinaptogénesis) y la orientación de las dendritas que conectan unas neuronas con otras (plasticidad sináptica).

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Las imágenes muestran el aumento del número de dendritas y de los posibles contactos sinápticos en el curso del tiempo. El incremento en el número de dendritas se llama “arborización” por razones obvias. El incremento en el número de sinapsis, sinaptogénesis. La actividad física aumenta ambos procesos. Lo que muestra esta imagen no es el resultado del ejercicio, pero sería similar.

 

BDNF no sólo induce la formación de nuevas neuronas, también puede aumentar el número y tamaño de las conexiones (sinapsis) entre ellas. Es probable que IGF-1 también esté implicado en esto, dado que su principal función es potenciar el crecimiento de las frágiles neuronas recién formadas y sus conexiones.

 

La plasticidad es crucial para el aprendizaje y la memoria, dado que estas capacidades no son sino un mapa de circuitos conectados que trabajan conjuntamente para permitirnos acceder a una determinada información. Es el número y el patrón de las conexiones lo que determina la cantidad de información que retenemos. Necesariamente, más conexiones ayudarán a este proceso.

 

Potenciación de memoria a largo plazo (LTP)

La LTP fortalece la memoria y el aprendizaje, reforzando las conexiones entre neuronas. El ejercicio aumenta la LTP, probablemente a través de la plasticidad sináptica: más conexiones entre dos neuronas las ayudan a reforzarse entre ellas cuando emiten señales.

 

Por desgracia, debemos hacer ejercicio a largo plazo para mejorar la memoria. En un estudio publicado en 2013 10, la neurogénesis solo era visible tras 14 días después de empezar a hacer deporte, y aún así eran aún neuronas inmaduras. El aumento de LTP no se apreciaba hasta los 56 días.

 

Agilidad mental

La mayor rapidez probablemente procede de un aumento de IGF-1 y de oxigenación, y de sus efectos sobre las células de soporte (células de la glía). Los oligodendrocitos y los astrocitos ayudan a las neuronas a hacer su trabajo con la máxima eficiencia. En concreto, los oligodendrocitos forman las vainas de mielina, que aumentan la velocidad de la transmisión de información a través de las neuronas.

 

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Esta son las células de la glía. Los astrocitos median en el trasiego de fluidos y nutrientes desde los capilares a las neuronas, y entre neuronas y líquido cefalorraquídeo. Los oligodendrocitos forman las vainas de mielina que rodean algunos axones. Las células de la microglía son el sistema inmunitario del cerebro, fagocitando (devorando) a los intrusos. Finalmente, las células ependimales delinean los ventrículos del cerebro: los espacios por los que circula el líquido cefalorraquídeo.

 

Los astrocitos, por otra parte, son importantes para el flujo de sangre a las neuronas y el movimiento del líquido cefalorraquídeo. Estas dos funciones serían especialmente importantes para el transporte de los factores neurotróficos hacia las neuronas.

 

Atención y concentración

El ejercicio físico también ayuda a tu atención y concentración. Y no, no son exactamente lo mismo. Están más cerca de serlo que la memoria y el aprendizaje, pero sigue habiendo algunas diferencias. Ambas son importantes para tu inteligencia, porque sólo cuando nos concentramos podemos extraer información (para aprender algo, debes fijarte en ello)

 

Incluso cuando estás en un sitio lleno de gente hablando, puedes seguir la conversación que mantienes tú con otra persona. Esta es una de las varias formas de atención. En general, la atención es un proceso que nos hace conscientes de un estímulo en nuestro entorno.

 

La concentración es la capacidad de mantener la atención por un período prolongado. La atención cambia cuando saltamos de un pensamiento a otro sobre distintas cosas de nuestra mente o entorno, pero la concentración requiere atención en una única cosa. En términos clínicos, la concentración combina dos tipos de atención: atención sostenida y atención selectiva.

 

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Un período de atención no es igual a una atención sostenida. Es atención centrada: cuánto tiempo tu cerebro presta atención a un estímulo antes de pasar a prestársela a cualquier otro. En el año 2000, los americanos tenían un período de atención promedio de 12 segundos. En 2010, cayó hasta los 8 segundos… Los peces de acuario tiene un período de atención de 9 segundos, ¡y encima nos reímos de ellos!

 

La atención sostenida es mantenerse haciendo una tarea, teniendo solo esa tarea en mente durante un tiempo. La atención selectiva tiene que ver más bien con cómo eliges aquello a lo que prestar atención. Cuando están ocurriendo muchos eventos que percibes, pero te concentras en una sola cosa y no prestas atención al resto, esto es atención selectiva.

 

La atención se centra en el sistema activador reticular (RAS por sus siglas en inglés), cerca del tallo cerebral. Pero se conecta con otros centros que también trabajan en la atención, como la corteza prefrontal y la parietal. El RAS da cuenta de distintos niveles de conciencia ante distintas cosas. El ejercicio físico activa el RAS, lo cual aumenta la alerta y por tanto la atención y la concentración  – mi padre era un hombre adelantado a su tiempo.

 

Resulta que un aumento de dopamina, serotonina y noradrenalina en el cerebro, y especialmente el RAS, son cruciales para la atención y la concentración. En ADHD (trastorno de déficit de atención con hiperactividad) se administran fármacos (metilfenidato) que aumentan los niveles de dopamina. Esto nos ayuda a explicar resultados que muestran que la actividad física regular alivia los síntomas de estos trastornos.

 

Una última cosa que encuentro interesante: el tipo de ejercicio físico parece que tiene un efecto sobre el aumento de las neurotrofinas. Un trabajo de 2012 11 descubrió que ratas que corrían dentro de ruedas tenían más BDNF en el hipocampo, pero ratas que levantaban peso (subiendo escaleras con peso en sus colas) aumentaban sólo su IGF-1. Ambas proteínas funcionan en vías diferentes, así que estos estudios en ratas nos indican que lo mejor es incluir tanto entrenamiento de resistencia como aeróbico en nuestro programa de ejercicios. Y una rata podría hacernos de entrenador personal.

 

Para una visión más detallada de la estructura y función del cerebro, ver: Open College’s interactive brain.

 

Artículo original publicado por Mark Lasbury en Biological Exceptions

Referencias:

  1. Davis CL, Tomporowski PD, McDowell JE, Austin BP, Miller PH, Yanasak NE, Allison JD, & Naglieri JA (2011). Exercise improves executive function and achievement and alters brain activation in overweight children: a randomized, controlled trial. Health psychology : official journal of the Division of Health Psychology, American Psychological Association, 30 (1), 91-8 PMID: 21299297
  2. The Acute Effects of a Single Bout of Moderate-intensity Aerobic Exercise on Cognitive Functions in Healthy Adult Males http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3809627/
  3. Associations Between Lifestyle and Cognitive Function Over Time in Women Aged 40–79 Years
  4. Masters athletes exhibit larger regional brain volume and better cognitive performance than sedentary older adults Link
  5. Physical activity is related to the structural integrity of cerebral white matter. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23921884
  6. Tam ND (2013). Improvement of Processing Speed in Executive Function Immediately following an Increase in Cardiovascular Activity. Cardiovascular psychiatry and neurology, 2013 PMID: 24187613
  7. A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume, and memory performance in preadolescent children. Patten AR, Sickmann H, Hryciw BN, Kucharsky T, Parton R, Kernick A, & Christie BR (2013). http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006899310018317
  8. N. del T.: En realidad, esto no es excepción a nada: En todos los tejidos tenemos pequeñas poblaciones de células madre que permiten la renovación constante del tejido incluso durante la vida adulta, manteniendo un equilibrio dinámico (que llamamos “homeostasis”) con las células que mueren. Por ejemplo, la capa de células epiteliales que recubre nuestro intestino se renueva cada
  9. N. del T.: en el blog del que procede este artículo ya habían hablado del BDNF anteriormente.
  10. Long-term exercise is needed to enhance synaptic plasticity in the hippocampus. Learning & memory (Cold Spring Harbor, N.Y.), 20 (11), 642-7 PMID: 24131795
  11. Cassilhas RC, Lee KS, Fernandes J, Oliveira MG, Tufik S, Meeusen R, & de Mello MT (2012). Spatial memory is improved by aerobic and resistance exercise through divergent molecular mechanisms. Neuroscience, 202, 309-17 PMID: 22155655

Traductor

Polvo de estrellas. Homo sapiens. Apasionado de la Ciencia. Estudiante de Bioquímica. Escéptico. Montañero cuando puedo. Devoralibros. A veces duermo.