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Esperienze e opinioni

L'esercizio fisico e il cervello non-neurale

Exercise to prevent Alzheimer

Il nostro cervello prospera sull'esercizio. L'attività fisica elevata che comporta l'esercizio stimola il rilascio di una proteina nel cervello chiamata 'fattore neurotrofico derivato dal cervello' (BDNF, brain-derived neurotrophic factor) che influenza i neuroni, aumentando la connettività e la struttura delle regioni cruciali del cervello come l'ippocampo, centro dell'apprendimento e della memoria.


Uno studio recente pubblicato su Scientific American suggerisce che il corpo e la mente si sono evoluti per essere collegati, quando gli esseri umani sono diventati bipedi e sono passati a uno stile di vita di cacciatori-raccoglitori.


L'esercizio ha indubbiamente effetti benefici sui neuroni. Ma, pur essendo così importanti, queste cellule cerebrali particolari rappresentano solo una parte relativamente piccola del cervello. Nella corteccia umana, per esempio, dei 77 miliardi di cellule presenti, solo 16 miliardi sono neuroni. I restanti 61 miliardi sono cellule non neuronali chiamate glia. Che effetto ha l'esercizio sull'87% delle cellule che sono non-neuronali?


Contrariamente a decenni di dogmi neuroscientifici, la ricerca recente ci ha insegnato quant'è dinamico il cervello. Si tratta di un paesaggio in continuo mutamento, che risponde mentre sperimenti cose nuove e impari nuove abilità. I neuroni producono nuove connessioni e ne rompono altre. In risposta all'esercizio, possono germogliare nuovi neuroni nell'ippocampo.


Nella vecchiaia, quando la memoria declina, si perdono dei neuroni. Forse una struttura più dinamica del cervello (una ancora più in sintonia con le esperienze, o con la loro mancanza, che una persona incontra nella vita) è la mielina, l'involucro-membrana che copre e isola gli assoni (lunghi connettori filiformi) dei neuroni.


L'esercizio ha alcuni effetti interessanti sulla mielina, effetti che potrebbero aiutare a combattere l'invecchiamento cerebrale e renderlo più resiliente ai danni e alle malattie.

 

L'esercizio fisico aumenta la mielinazione.

La mielinazione è il processo di aggiunta di mielina a un assone. Un oligodendrocite, un tipo di cellule non neuronali che genera la mielina nel cervello e nel midollo spinale, estende la sua membrana cellulare, raggiungendo un assone, fino a toccarlo. L'estensione quindi avvolge l'assone e lo isola dall'ambiente circostante. L'isolamento che fornisce la mielina accelera la comunicazione tra i neuroni e gli oligodendrociti possono trasferire energia ai neuroni usando le loro estensioni di membrana.


Dei ricercatori hanno usato tecniche di scansione di avanguardia per scattare foto del cervello di bambini, giovani, adulti ed anziani, per vedere come cambia la loro materia bianca (parti del cervello che contengono molta mielina) in risposta all'esercizio. I progetti ActiveBrains e FITKids2 hanno raccolto dati su oltre 300 bambini in Spagna e negli Stati Uniti, tutti di circa 10 anni.


In entrambi i progetti, una migliore forma fisica è stata associata con più materia bianca nei bambini in sovrappeso e obesi. La sostanza bianca contiene più che mielina: mischiati nei tratti di sostanza bianca ci sono anche assoni e cellule gliali. L'aumento delle dimensioni o del numero di assoni o la proliferazione delle cellule gliali potrebbero indurre l'espansione del volume della materia bianca. Gli studi sugli animali, che saranno toccati qui sotto, suggeriscono, tuttavia, che gli aumenti della sostanza bianca dopo l'esercizio sono dovuti a più mielina.


Collegamenti tra sostanza bianca ed esercizio fisico sono stati riscontrati anche nei maschi da 15 a 18 e di 21 anni. Un gruppo di scienziati guidati dal dott. Benjamin Tseng dell'Istituto per l'Esercizio Fisico e la Medicina Ambientale di Dallas/Texas ha studiato tutta la vita di dieci atleti maschi e femmine quando avevano da 70 a 80 anni.


Rispetto a 10 adulti nella stessa fascia di età che non erano altrettanto attivi, gli atleti anziani avevano un minor numero di anomalie nella sostanza bianca e una sua migliore integrità in aree del cervello legate al controllo motorio e del coordinamento. L'esercizio sembra dare benefici alla salute della sostanza bianca per tutto il corso della vita.


Studi nei topi hanno legato più strettamente i cambiamenti nella materia bianca dopo l'esercizio alle variazioni nella mielina. I neuroscienziati dell'Istituto di Scienze della Vita in Cina hanno dato a dei topi l'accesso libero ad una ruota per due settimane. Quando in seguito hanno analizzato il loro cervello, hanno rilevato più oligodendrociti produttori di mielina, più assoni ricoperti di mielina, e una mielina più spessa.

 

Perché più mielina significa migliore salute del cervello?

Più mielina induce i segnali tra i neuroni, che viaggiano lungo gli assoni, a passare più velocemente da uno all'altro. Le informazioni viaggiano da regione a regione del cervello, e dal cervello al resto del corpo attraverso il potenziale d'azione. I potenziali d'azione sono generati come canali lungo la lunghezza dell'assone aperto, inviando ioni carichi positivamente al suo interno.


Gli ioni carichi viaggiano lungo l'assone, aprendo canali supplementari e richiamando dentro altri ioni. Una mielina spessa  facilita la resistenza al flusso di ioni all'interno dell'assone, permettendo loro di viaggiare più velocemente. Più alta è la velocità con cui gli ioni possono spostarsi all'interno dell'assone, prima può propagarsi il potenziale d'azione lungo l'assone, e più velocemente le informazioni raggiungono la loro destinazione.


Più mielina potrebbe anche essere il risultato di segmenti supplementari di mielina che vengono aggiunti a un assone. Segmenti addizionali di mielina significano più supporto nutrizionale per neurone ed assone. I canali nella mielina collegano il metabolismo dell'assone al metabolismo degli oligodendrociti produttrici di mielina. Gli oligodendrociti passano i metaboliti agli assoni tramite le loro estensioni di membrana e attraverso i canali della mielina. Una volta dentro l'assone, i metaboliti possono essere convertiti in energia. Più energia implica che il neurone può mantenere un livello elevato di funzionalità.


La mielinizzazione favorisce la salute del cervello, supportando elementi fondamentali della cognizione: velocità di elaborazione elevate e coordinamento di molte regioni cerebrali differenti. La mielina migliora la trasduzione e la sincronizzazione del segnale. Finora, un nesso di causalità è stato stabilito solo nei topi modello di apprendimento. Ma i collegamenti associativi si vedono durante lo sviluppo e l'invecchiamento: la maturazione della sostanza bianca nelle regioni del cervello responsabili del linguaggio coincide con l'acquisizione del linguaggio nell'infanzia. La maturazione della materia bianca nei bambini è legata a velocità più elevate di elaborazione. Il declino cognitivo associato all'età è legato alla degradazione della sostanza bianca.


I danni alla mielina sono rilevati in condizioni neurologiche tipicamente associate con un danno alla sostanza bianca, come la sclerosi multipla e l'ictus. Ma i cambiamenti della mielina si osservano anche in condizioni con un legame meno evidente alla materia bianca, come la depressione, l'obesità e l'Alzheimer.


Nei modelli animali, l'esercizio fisico è molto utile nel preservare l'integrità della mielina e migliorare gli esiti sanitari. Nei roditori modelli di sclerosi multipla, l'esercizio modula il sistema immunitario per causare meno danni nel cervello e nel midollo spinale, previene i danni della mielina, conserva le funzioni motorie e le capacità cognitive, e favorisce la riparazione.


Nei modelli animali di ictus, l'esercizio promuove migliori esiti cognitivi e una migliore riparazione della mielina; nei modelli di depressione, l'esercizio fisico protegge gli oligodendrociti e la mielina da eventuali danni; nell'obesità l'esercizio fisico previene il declino cognitivo ad essa associato e i danni alla mielina; e, infine, l'esercizio fisico favorisce l'integrità della mielina e diminuisce il declino cognitivo in topi modello di Alzheimer.

 

Di quanto esercizio hai bisogno?

Possiamo essere abbastanza sicuri che l'esercizio fa bene alla mielinizzazione. Ma è ancora troppo presto per fare prescrizioni specifiche di esercizio. Ci sono troppe incognite e troppe variabili non ancora valutate. Che tipo di esercizio è migliore? Certi tipi di esercizio beneficiano alcune regioni del cervello più di altri?  Regioni diverse del cervello rispondono all'esercizio in modo diverso? Quanto tempo di esercizio è necessario per stimolare la mielinizzazione? Ci sono momenti in cui l'esercizio non è una buona idea, come ad esempio, subito dopo un ictus, una lesione cerebrale traumatica o una lesione del midollo spinale? L'esercizio potrebbe fare più male che bene in alcuni di questi casi? Queste sono tutte domande alle quali si può rispondere solo con più ricerca e studi clinici in ambienti controllati.


Nonostante le molte domande senza risposta, possiamo fare alcune raccomandazioni generali alle persone sane che cercano di massimizzare la salute del cervello. Il Dipartimento americano della Sanità e dei Servizi Umani raccomanda 150 minuti di attività moderata alla settimana o 75 minuti di attività vigorosa. La Società Canadese di Fisiologia consiglia 150 minuti di esercizio da moderato a vigoroso alla settimana, in periodi di 10 minuti o più. Suggerisce anche attività di rafforzamento di muscoli e ossa, come l'allenamento di resistenza con i principali gruppi muscolari almeno due volte alla settimana. Le raccomandazioni di questi due gruppi mirano a mantenere una buona salute, e a migliorare la salute mentale (il morale e l'autostima).


Che tipo di esercizio dovresti fare? Più sono le regioni del cervello che puoi coinvolgere, meglio è. Gli oligodendrociti si mielinano in risposta all'attività degli assoni che avvolgono o potrebbero avvolgere. Più un'attività è cognitivamente stimolante, maggiore è il potenziale di mielinizzazione.


Correre su un tapis roulant o in una cyclette, dal punto di vista cognitivo, è semplice. Sulla base dei dati osservati nei modelli animali, attività come queste porteranno ad un aumento della mielinizzazione nella corteccia motoria. Attività che richiedono più equilibrio impegneranno i sistemi propriocettivi, il cervelletto, i sistemi sensoriali e i sistemi motori, poiché il cervello raccoglie informazioni sulla posizione del corpo nello spazio ed esegue regolazioni per mantenerci in piedi.


Gli sport sono ancora migliori. Gli sport richiedono processi decisionali e messa a fuoco rapidi, chiamando all'azione la corteccia prefrontale. Essi ti chiedono di conoscere la posizione del corpo nello spazio rispetto ad altri giocatori e ai vincoli della superficie di gioco, provocando attività nel lobo parietale. Negli sport devi definire rapidamente gli obiettivi e sviluppare strategie per raggiungere tali obiettivi, richiedendo l'apporto della porzione anteriore del lobo frontale.


Anche i corsi di ginnastica fanno bene. Corsi di spin o boxe, in cui ti viene richiesto di tenere il ritmo della musica, impegnano i sistemi corticali e subcorticali mentre la corteccia uditiva elabora la musica e i sistemi senso-motori sincronizzano il tuo movimento con la musica.


C'è ancora molto da imparare sul legame tra corpo e mente. Ma l'imperativo del movimento per la salute del cervello è una cosa che sarà sempre sicura.

 

 

 


Fonte: Nathan Michaels PhD (neuroscienziato) in Psychology Today (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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