¿Cómo y por qué el ejercicio mejora la función cognitiva?

• Los investigadores investigaron los mecanismos celulares detrás de cómo el ejercicio mejora la cognición.
• Descubrieron que las células musculares que se contraen liberan señales químicas que aumentan el crecimiento y la activación neuronal.
• También descubrieron que las células de soporte conocidas como astrocitos evitan que las neuronas expuestas a señales químicas de las células musculares reciban señales eléctricas excesivas.
• Se necesitan más estudios para ver si estos hallazgos se aplican a los humanos.

El ejercicio es clave para mantener la salud física y mental. Los estudios demuestran que afecta positivamente a la salud incluso si se inicia más tarde en la vida.

Algunos sugieren que el ejercicio mejora la cognición al inducir cambios a largo plazo en el hipocampo, como un mayor volumen y una mayor tasa de formación neuronal. Sin embargo, aún se desconoce cómo exactamente el ejercicio cambia el hipocampo.

Comprender más acerca de cómo el ejercicio aumenta el tamaño y la función del hipocampo podría permitir a los investigadores realizar tratamientos de ingeniería inversa para afecciones cognitivas como la demencia.

Recientemente, los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos in vitro (experimentos en cultivos celulares) para comprender cómo el ejercicio cambia las células del hipocampo.

Descubrieron que las señales químicas de las células musculares en contracción hacían que las células del hipocampo crecieran y dispararan más señales eléctricas. También descubrieron que las células de apoyo conocidas como astrocitos regulan el crecimiento y la actividad neuronal para una función cerebral óptima.

«Las implicaciones respaldan hallazgos anteriores de otros estudios, que es que el ejercicio, incluidos los ejercicios de fortalecimiento muscular como el entrenamiento de resistencia, puede tener un impacto positivo en la función cerebral», dijo Ryan Glatt, entrenador senior de salud cerebral y director del Programa FitBrain en Pacific. El Instituto de Neurociencia de Santa Mónica, CA, que no participó en el estudio, dijo a Medical News Today.

El estudio fue publicado en Neurociencia.

Cómo los músculos pueden «hablarle» al cerebro

Para el estudio, los investigadores aislaron pequeñas muestras de células precursoras de músculos de ratones y las cultivaron en placas de Petri. Una vez que maduraron, comenzaron a contraerse y a liberar señales químicas en el cultivo celular.

Luego, el equipo añadió las sustancias químicas que contenían el cultivo de células musculares maduras a otra placa que contenía neuronas y astrocitos del hipocampo.

Utilizaron inmunofluorescencia e imágenes de calcio para rastrear el crecimiento celular, así como matrices de múltiples electrodos para registrar la actividad neuronal.

Al final, descubrieron que la exposición a señales químicas de las células musculares aumentaba la cantidad de neuronas y astrocitos del hipocampo entre 1,4 y 4,4 veces.

La adición de cultivos de células musculares también aceleró la creación de redes neuronales maduras del hipocampo, células que se activan sincrónicamente.

A continuación, los investigadores intentaron explorar cómo los astrocitos afectan la mezcla. Para ello, observaron los efectos de eliminar astrocitos de cultivos celulares que contenían células del hipocampo y células musculares maduras.

Al hacerlo, observaron que las neuronas disparaban aún más señales eléctricas, lo que sugiere que los astrocitos pueden ayudar a moderar y coordinar los patrones de activación entre las neuronas.

A partir de pruebas adicionales, los investigadores descubrieron que las contracciones musculares eran necesarias para los cambios observados en los cultivos del hipocampo.

Cuando se impidió que las células musculares se contrajeran, las células del hipocampo ya no mostraban los mismos niveles de activación neuronal, aunque la activación sincrónica no se vio afectada.

Los investigadores observaron que esto significa que las contracciones musculares o el ejercicio liberan factores que las células estacionarias no liberan.

Llegaron a la conclusión de que sus hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo el ejercicio puede favorecer la función del hipocampo.

Ejercicio y riesgo de demencia

MNT preguntó al Dr. Rong Zhang, neurólogo del O’Donnell Brain Institute de UT Southwestern, que no participó en el estudio, cómo el ejercicio puede reducir el riesgo de demencia.

Señaló que todavía es necesario probar si este es el caso en grandes ensayos clínicos y que más investigaciones también deberían investigar los mecanismos moleculares subyacentes.

Mientras tanto, el Dr. Bennett señaló que investigaciones anteriores muestran que el ejercicio reduce el riesgo de demencia al:

• aumentar el flujo sanguíneo al cerebro
• reducir la inflamación
• reduciendo estrés
• mejorar el sueño
• ayudando a mantener un peso corporal saludable.

MNT también habló con el Dr. Romnesh de Souza, neurólogo consultor y neurólogo intervencionista de Health City Cayman Islands, que no participó en el estudio.

Él dijo:

“Ejercicio aeróbico regular durante 20 a 30 minutos por día que se puede lograr caminando, caminando con fuerza, nadando o usando una bicicleta estática. Objetivo una frecuencia cardíaca del 70% de su frecuencia cardíaca máxima. Para estimar su frecuencia cardíaca máxima relacionada con la edad, reste su edad de 220. Se ha demostrado que esta práctica reduce la demencia entre un 30 y un 35 %”.

Hallazgos aún por confirmar en personas

“Este fue un estudio in vitro en roedores, utilizando cultivo celular. Se necesitarán más estudios para ver si estos hallazgos son aplicables en las personas”, advirtió el Dr. Zhang al comentar sobre el estudio.

La Dra. Lauren Bennett, directora de neuropsicología del Pickup Family Neurosciences Institute del Hoag Memorial Hospital Presbyterian, que no participó en el estudio, añadió que la investigación “sólo se realizó durante un corto período de tiempo y no está claro si los hallazgos ser el mismo durante un período de tiempo más largo”.

¿Cuáles podrían ser las aplicaciones futuras?

Sin embargo, «los resultados de este estudio proporcionan más evidencia de la importancia del ejercicio, en cualquier momento de la vida, para apoyar la plasticidad del hipocampo para combatir la atrofia del hipocampo, que es un sello distintivo de la enfermedad de Alzheimer», señaló el Dr. Bennett.

«En el futuro, estudios como este podrían desempeñar un papel fundamental para ayudarnos a optimizar los regímenes de ejercicio para apoyar la salud cognitiva», explicó.

El Dr. de Souza añadió que los hallazgos también pueden ayudar al desarrollo de nuevos tratamientos para el deterioro cognitivo.

«Estos hallazgos muestran que en el futuro existe la posibilidad de ‘tratamientos de ingeniería inversa para recapitular los efectos procognitivos del ejercicio en ausencia de actividad física’. Lo que también es interesante es si esto se puede utilizar para revertir o detener la progresión de la deterioro cognitivo en pacientes con demencia”, dijo.

Versión original: Medical News Today