Hacer del mundo un lugar más apropiado, un cerebro a la vez

"Hacer del mundo un lugar más en forma" es el modesto lema de una de las cadenas de fitness más grandes del mundo, Fitness First . De hecho, en Alemania, el número de miembros del club de fitness ha aumentado de 4,7 millones de personas en 2004 a 8,5 millones en 2013. La conciencia social en relación con la salud y la buena condición física parece estar creciendo y esto es importante dada nuestra educación culturalmente "avanzada", los entornos ocupacionales y de ocio donde sentarse durante la mayor parte del día ha tendido a reemplazar el movimiento activo y el trabajo físico activo. A pesar de los valientes esfuerzos para hacer del mundo un lugar más adecuado, Fitness First y otros gerentes de clubes, organizaciones deportivas y funcionarios gubernamentales son conscientes de que solo el 34% de los jóvenes europeos de entre 11 y 15 años cumple con las pautas recomendadas de nivel de actividad física ( OMS, 2014). Considerando la disminución en los niveles de actividad física en niños (YRBS, 2010) y el hecho de que los patrones de actividad física reducida establecidos en la infancia pueden ser difíciles de cambiar a medida que los niños se desarrollan durante la edad adulta (Telama et al., 2005), creemos que es particularmente importante estudiar los efectos de la aptitud física y los episodios agudos de ejercicio en la salud física y el bienestar de los niños.

Los niños necesitan al menos 1 hora de actividad física por día e, idealmente, actividad de fortalecimiento muscular (por ejemplo, abdominales, flexiones y ejercicios de resistencia) al menos 3 días a la semana. En nuestros esfuerzos por hacer del mundo un lugar más apropiado, realizamos recientemente un estudio fascinante con un grupo de adolescentes. Estábamos interesados ​​en el efecto de la aptitud física y los episodios agudos de ejercicio en el rendimiento cognitivo y la actividad cerebral. Una amplia investigación ha resaltado los beneficios del ejercicio regular para el rendimiento cognitivo (Colcombe y Kramer 2003, Royall et al., 2002). Los niveles de aptitud más altos en los niños preadolescentes se han relacionado con un rendimiento cognitivo superior (Hillman et al., 2005, 2009). Además del nivel de condición física, se han encontrado episodios agudos de ejercicio (por ejemplo, 20 minutos de ciclismo o carrera) y programas de ejercicio a lo largo de varias semanas para aumentar el rendimiento cognitivo, independientemente de los regímenes de ejercicio anteriores (Zervas et al., 1991, Tuckman y Hinkle 1986, Hinkle y otros, 1993, Davis y otros, 2007).

Sin embargo, se sabe menos acerca de los mecanismos biológicos y electrofisiológicos subyacentes asociados con los efectos beneficiosos del ejercicio sobre la cognición. Los modelos animales sugieren un aumento en el flujo sanguíneo regional (Endres et al., 2003), promoción de la vascularización cerebral (Pereira et al., 2007), un aumento en los niveles de factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), así como una regulación positiva de genes asociados con la plasticidad celular (Vaynman y Gomez-Pinilla 2006) pueden explicar, en parte, los efectos beneficiosos del ejercicio sobre el rendimiento cognitivo. Estábamos particularmente interesados ​​en la firma eléctrica del cerebro asociada con los efectos de la aptitud física y los episodios agudos de ejercicio. Específicamente, examinamos la idea de que la condición física y los episodios agudos de ejercicio pueden aumentar la coherencia de la dinámica eléctrica del cerebro, y esto a su vez puede ayudar a explicar por qué la buena forma física y los episodios agudos de ejercicio respaldan un mejor rendimiento cognitivo.

En particular, se cree que las neuronas que "disparan juntas se conectan entre sí" y que el disparo sincrónico de las neuronas median la interacción entre diferentes conjuntos neuronales (Schnitzler y Gross 2005). Usamos métodos electrofisiológicos para medir la coherencia de EEG. Las medidas de coherencia de EEG se pueden interpretar como el grado de sincronización de las oscilaciones de EEG en las regiones cerebrales (Núñez, 1981). Los cambios en la coherencia del EEG como una función del ejercicio agudo y la aptitud física pueden ser un mecanismo importante que subyace a los efectos beneficiosos del ejercicio sobre el rendimiento cognitivo.

Nuestro estudio utilizó el siguiente método. Durante una clase de educación física programada regularmente, el nivel de aptitud física de 30 estudiantes se evaluó a través del rendimiento de ejercicio máximo individual en una bicicleta estacionaria. Los estudiantes (de edades comprendidas entre 13 y 14) se clasificaron en dos grupos: "apto" y "no apto". Durante las siguientes dos semanas, cada estudiante vino al laboratorio dos veces para realizar una prueba cognitiva mientras se medía su EEG. Una sesión de medición de EEG siguió a una sesión de 20 minutos de ejercicio de intensidad moderada y una siguió a un período de descanso de 20 minutos.

La tarea de rendimiento cognitivo utilizada en nuestro estudio fue una versión modificada de la tarea de flanqueo de Erikson (Eriksen y Eriksen 1974, Ruchsow et al., 2005). En la versión Go / NoGo de la tarea, los participantes responden a las cartas objetivo específicas presentadas en la pantalla de una computadora (B y U), pero retienen la respuesta a otras letras (D y V). Las letras de flanqueo son congruentes e indican una respuesta compatible a la letra de destino, o son diferentes e indican una respuesta incompatible.

Observamos que tanto los niveles de condición física como el ejercicio físico agudo tuvieron un efecto sobre la rapidez con que los adolescentes respondieron a la tarea de flanqueo de Erikson y la cantidad de errores que cometieron. Más específicamente, los adolescentes más en forma fueron significativamente más rápidos después de 20 minutos de ejercicio, en comparación con 20 minutos de descanso. Además, los adolescentes no aptos cometieron más errores durante los ensayos NoGo en relación con los ensayos Go, después de 20 minutos de descanso. Finalmente, en relación con sus pares más aptos, los participantes no aptos tuvieron niveles más altos de alfa, coherencia alfa superior y beta más baja en la condición de reposo para ensayos sin ir, lo que posiblemente indica una mayor asignación de recursos cognitivos a las demandas de tareas. Los niveles más altos de coherencia alfa son de particular interés a la luz de su papel informado en la inhibición y la atención esforzada.

Una interpretación de nuestros resultados es que el grupo no apto estaba ejerciendo una mayor cantidad de esfuerzo que el grupo en forma. Los niveles de aptitud más altos pueden haber facilitado una mayor eficacia cortical, particularmente cuando la tarea de flanqueo se realizó después de la condición de reposo, con menos recursos cognitivos necesarios para mantener el rendimiento en comparación con los individuos no aptos. Curiosamente, encontramos que las diferencias grupales fueron menos pronunciadas después de una sesión de ejercicio, lo que sugiere que el ejercicio agudo podría mejorar la eficiencia del rendimiento cognitivo en las personas menos aptas. Esta interpretación es consistente con el hallazgo de que los adolescentes no aptos, pero no aptos, tenían mayores tasas de error para NoGo en comparación con los ensayos Go después de un período de descanso, mientras que después del ejercicio agudo, no hubo diferencias en las tasas de error entre los grupos.

En general, los adolescentes no aptos pueden realizar tareas cognitivas al mismo nivel que los participantes en ciertas condiciones (condición de ejercicio, pruebas de Go). Sin embargo, en situaciones donde las demandas atencionales son altas, se asociaron niveles relativamente más altos de coherencia con mayores tasas de error en el grupo no apto. Los resultados sugieren que la aptitud física y el ejercicio agudo pueden mejorar la cognición al aumentar la funcionalidad del sistema atencional en la adolescencia. Por lo tanto, el presente estudio destaca la importancia de los programas de intervención que proporcionan ejercicio físico a los adolescentes, lo que puede mejorar la atención y el rendimiento cognitivo en la escuela y en la vida cotidiana.

¡Salgamos, juguemos y hagamos del mundo un lugar más apropiado!

Michael Hogan (Twitter), Méadhbh Brosnan (LinkedIn) y Nicola Hohensen (en algún lugar entre Berlín, Alemania y Galway, Irlanda).

Referencias

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Davis CL, Tomporowski PD, Boyle CA, Waller JL, Miller PH, Naglieri JA y otros (2007) Efectos del ejercicio aeróbico en el funcionamiento cognitivo de los niños con sobrepeso: un ensayo controlado aleatorizado. Res Q Exerc Sport 78 (5): 510-519. doi: 10.5641 / 193250307X13082512817660

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