Cómo estimula el ejercicio físico al cerebro?
Hemos de empezar reconociendo que aún no lo sabemos, sólo estamos empezando a conocer algunos de los mecanismos implicados. Los mejor establecidos son aquellos mecanismos de respuesta inmediata a las demandas que el ejercicio produce y que por lo tanto son de tipo adaptativo. Cuando realizamos una actividad física, aparte de coordinar el movimiento de los músculos implicados en el movimiento que se esté realizando, el cerebro coordina todas las funciones corporales necesarias para que esos músculos funcionen correctamente en una situación que básicamente demanda un mayor consumo de energía. Los mecanismos metabólicos activados y controlados por el cerebro se conocen razonablemente bien desde hace años, y están detalladamente descritos en los manuales de fisiología (http://www.els.net). Las señales que envía el cuerpo para que el cerebro ponga en marcha las adaptaciones fisiológicas necesarias a la nueva situación que el ejercicio demanda no están establecidas, pero se cree que incluyen cambios en la concentración de metabolitos sanguíneos, de la concentración de CO2 en la sangre, del pH sanguíneo, y otros.
Sin embargo, existen cambios en el cerebro, que no están relacionados con el control de funciones metabólicas asociadas a la ejecución del ejercicio, tales como la respiración, el pulso cardíaco o el consumo de glucosa, sino con las características funcionales de las propias neuronas. En 1995 fue publicada una pequeña nota en la revista Nature, que hacía referencia a las acciones del ejercicio sobre el cerebro desde una perspectiva inusual: ratones que podían correr a diario dentro de sus jaulas, mostraban aumentos en la síntesis de factores neurotróficos en zonas concretas del cerebro que no se daban en sus hermanos sedentarios (Neeper et al., 1995). Como las neurotrofinas son substancias de tipo hormonal que ejercen todo tipo de efectos positivos sobre las neuronas adultas, esto sugería que el ejercicio protege a las neuronas. Durante unos años esta observación pasó relativamente inadvertida, aunque se continuó analizando la relación entre factores neurotróficos y ejercicio físico, llegándose a la conclusión de que la producción cerebral de algunos de estos factores protectores de la salud de las neuronas se estimula por el ejercicio físico (Isaacs et al., 1992; Kramer et al., 1999; Neeper et al., 1996).
Dos líneas de trabajo independientes han hecho que recientemente se esté prestando más atención a la conexión entre ejercicio y funcionamiento cerebral. La primera se refiere a la observación de hace ya unas décadas de que el ambiente incide de forma insospechadamente importante en el desarrollo y mantenimiento de la capacidad de aprendizaje y memoria. Experimentos ya antiguos muestran que los ambientes que proporcionan una mayor cantidad y calidad de estímulos favorecen un mayor desarrollo cerebral, tanto desde el punto de vista anatómico, como funcional (Greenough et al., 1987). En el laboratorio llamamos a esto un ambiente "enriquecido". De hecho, los programas pedagógicos tan en boga en la actualidad, dirigidos a niños de corta edad, se basan en gran medida en este tipo de observaciones. Estudios más recientes han mostrado que una parte importante de los efectos beneficiosos sobre el cerebro de este ambiente "enriquecido" se deben a que este ambiente siempre incluye realizar una mayor actividad física. Por ejemplo, la mera realización diaria de ejercicio físico es suficiente para hacer que los animales de experimentación produzcan más neuronas (aunque es un hecho poco conocido aún, el cerebro continua formando nuevas neuronas a lo largo de toda la vida) o que las que ya tienen no se pierdan a medida que envejecen (Larsen et al., 2000; van Praag et al., 1999).
El segundo tipo de observaciones viene derivado del estudio sobre la fisiología del deporte. Analizando cómo se promueve el desarrollo muscular por las llamadas hormonas anabólicas, se vio que el ejercicio estimula la liberación a la sangre de hormona de crecimiento (GH, de su nombre inglés ‘Growth Hormone’), que es la principal responsable del crecimiento del cuerpo (Eliakim et al., 1999). La GH a su vez hace que el hígado produzca un factor de crecimiento denominado IGF-I (de su nombre en inglés ‘ Insuline-like Growth Factor I; ver Figura 1). El IGF-I hace que el músculo crezca en tamaño. Esto lo saben bien los culturistas, que utilizan esta sustancia de forma clandestina, para promover crecimiento muscular masivo. Pues bien, el IGF-I es un factor neurotrófico muy potente (Torres-Alemán, 2001). Como ésto se conoce tan sólo desde hace unos años, sólo muy recientemente se ha relacionado la capacidad neurotrófica del IGF-I con la práctica de ejercicio. Como el ejercicio físico estimula al eje hormonal GH-IGF-I, pensamos que era posible que el ejercicio ejerciera efectos protectores sobre el cerebro a través del IGF-I. Cuando comparamos los efectos del ejercicio y del IGF-I sobre el cerebro vimos que eran idénticos (Carro et al., 2000). Es más, si impedíamos que el IGF-I funcionara, también interrumpíamos los efectos del ejercicio sobre el cerebro. Esto nos hizo considerar al IGF-I como un mensajero que utiliza el cuerpo para informar al cerebro de que se está produciendo una situación de ejercicio físico. En el laboratorio hemos comprobado que cuando se realiza ejercicio, el cerebro acumula más IGF-I producido por el hígado (Carro et al., 2000).
