Una nueva ventana al impacto del ejercicio en el cerebro

Una nueva investigación proporciona evidencia de que el sistema de excitación del cerebro juega un papel en los beneficios cognitivos del ejercicio. Los resultados, publicados en Neuroimagentambién indican que los cambios en el diámetro de la pupila podrían servir potencialmente como un indicador predictivo de las mejoras cognitivas inducidas por el ejercicio, proporcionando una nueva forma de comprender los efectos del ejercicio en el cerebro.

Investigaciones anteriores habían demostrado que el ejercicio de intensidad muy ligera, como el yoga o el trote lento, podría mejorar el rendimiento cognitivo sin causar estrés o respuestas negativas del estado de ánimo. Sin embargo, los mecanismos neuronales que subyacen a esta mejora no se entendieron bien. Los investigadores estaban particularmente interesados ​​en comprender cómo el sistema de excitación del cerebro, específicamente el sistema catecolaminérgico que se origina en el locus coeruleus (LC), podría estar involucrado en los efectos beneficiosos del ejercicio sobre la función ejecutiva.

«La pandemia de COVID-19 ha reducido nuestra actividad física, lo que puede conducir a un deterioro grave de la salud cognitiva y mental», dijo el autor del estudio. Hideaki de sojaprofesor de la Universidad de Tsukuba.

“Como contramedida, el ejercicio ligero sin estrés, como el yoga, el tai-chi y la carrera lenta y consciente, es un potente candidato a tratamiento para la salud del cerebro. Hemos demostrado en estudios traslacionales en animales y humanos que el ejercicio estimula la función cerebral incluso a una intensidad muy ligera sin estrés. Sin embargo, no existe la tecnología para leer la actividad cerebral en tiempo real durante el ejercicio muy ligero en humanos. Por esta razón, el estudio actual se centró en la pupila del ojo, conocida como la ventana de la mente».

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores diseñaron un experimento en el que participaron adultos jóvenes sanos. La muestra del estudio estuvo compuesta por 34 participantes, incluidos 6 mujeres y 28 hombres. Los investigadores reclutaron participantes que no tenían antecedentes autoinformados de trastornos neurológicos o psiquiátricos. Su objetivo era seleccionar individuos relativamente sanos libres de condiciones que pudieran confundir los resultados del estudio.

El estudio siguió un diseño cruzado, en el que los participantes se sometieron a dos condiciones en días separados: una condición de control en reposo (CTL) y una condición de ejercicio de intensidad muy ligera (EX). En la condición EX, los participantes realizaron 10 minutos de ejercicio de ciclismo de muy baja intensidad, mientras que en la condición CTL descansaron. La carga de ejercicio se adaptó individualmente a la capacidad aeróbica de cada participante.

Los investigadores utilizaron una combinación de técnicas para recopilar datos durante el experimento. El diámetro de la pupila se midió continuamente utilizando un dispositivo de seguimiento ocular, que proporcionó información sobre los cambios en los estados de excitación y cognición. La espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) se utilizó para monitorear la actividad de la corteza prefrontal durante una tarea de función ejecutiva conocida como la tarea de Stroop color-palabra. Esta tarea implica responder a nombres de colores presentados en colores incongruentes, lo que requiere un control cognitivo para superar la interferencia.

El estudio reveló que las pupilas se dilataban durante un ejercicio muy ligero y que la extensión de esta dilatación se asociaba con mejoras posteriores en el rendimiento de la función ejecutiva. Esta dilatación de las pupilas se relacionó con el sistema de excitación noradrenérgica del cerebro, específicamente la LC.

«Cuando vimos por primera vez los datos sin procesar sobre el diámetro de la pupila, nos sorprendió el cambio dinámico dramático del descanso al ejercicio ligero», dijo Soya. “En los viejos tiempos decían: ‘Sin dolor, no hay ganancia’. Sin embargo, fue interesante poder confirmar claramente en los datos de la pupila sin procesar que el cerebro se activa incluso con ejercicios de muy baja intensidad en humanos».

Las mediciones de fNIRS indicaron una mayor actividad en la corteza prefrontal dorsolateral izquierda durante la tarea de función ejecutiva después del ejercicio. Se sabe que esta región del cerebro está involucrada en funciones ejecutivas como el control cognitivo y la toma de decisiones.

Los hallazgos indican que «incluso 10 minutos de ejercicio muy ligero pueden mejorar la función de la corteza prefrontal», dijo Soya a PsyPost. «Esta es una buena noticia para aquellos a quienes no les gusta el ejercicio».

“Además, la pupila refleja la actividad del tronco encefálico, incluido el sistema de excitación noradrenérgica del cerebro. En los hallazgos actuales, las pupilas se dilataron notablemente durante el ejercicio, lo que predijo una mejor función de la corteza prefrontal. La visualización de que la excitación cerebral pretende mejorar la cognición prefrontal durante el ejercicio muy ligero es nueva en los participantes humanos. Además, mirando hacia el futuro, la observación de la pupila tiene un potencial prometedor como nuevo biomarcador que puede usarse para predecir los efectos del ejercicio en el cerebro».

Pero el estudio, como toda investigación, viene con algunas advertencias.

«Es importante tener en cuenta que nuestros experimentos están rigurosamente controlados por estímulos visuales y de luz para la validación experimental», dijo Soya. «Los alumnos reflejan fuertemente los efectos de la información visual, por lo que se debe tener cuidado al aplicar los hallazgos actuales en la práctica».

“Estamos estudiando los mecanismos neurocientíficos de los impactos del ejercicio en el cerebro, especialmente del ejercicio ligero”, añade la investigadora. «Lo alentamos a que eche un vistazo a otros estudios que se han realizado y comience a hacer ejercicios muy ligeros hoy».

Yo estudio, «La dinámica de la pupila durante el ejercicio muy ligero predice beneficios para la cognición prefrontal“, fue escrito por Ryuta Kuwamizu, Yudai Yamazaki, Naoki Aoike, Taichi Hiraga, Toshiaki Hata, Michael A. Yassa y Hideaki Soya.