Costruisci i tuoi muscoli, costruisci il tuo cervello

Il corpo è stato progettato per essere spinto, e quando spingiamo i nostri corpi, spingiamo anche il nostro cervello. L'apprendimento e la memoria si sono evoluti di concerto con le funzioni motorie che hanno permesso ai nostri antenati di rintracciare il cibo. Per quanto riguarda il nostro cervello, se non ci muoviamo, non c'è davvero bisogno di imparare nulla.

Nella ricerca del disturbo da deficit dell'esercizio e dell'attenzione (ADHD o ADD), abbiamo appreso che l'esercizio fisico migliora l'apprendimento su tre livelli: ottimizza la tua mentalità, entro il migliorare la vigilanza, l'attenzionee motivazione. Prepara e incoraggia le cellule nervose a legarsi tra loro, che è la base cellulare per l'apprendimento di nuove informazioni. E stimola lo sviluppo di nuove cellule nervose dalle cellule staminali dell'ippocampo, un'area del cervello legata alla memoria e all'apprendimento.

Diverse scuole progressive hanno sperimentato l'esercizio fisico per scoprire se allenarsi prima della lezione aumenta le capacità di lettura di un bambino e le sue prestazioni in altre materie. Indovina un po? Lo fa.

Ora sappiamo che il cervello è flessibile, o plastico, nel linguaggio dei neuroscienziati - più Play-Doh che porcellana. È un organo adattabile che può essere modellato dall'input più o meno allo stesso modo in cui un muscolo può essere scolpito sollevando i bilancieri. Più lo usi, più forte e flessibile diventa.

Lungi dall'essere cablato, come una volta gli scienziati lo immaginavano, il Cervello ADHD viene costantemente ricablato. Sono qui per insegnarti come essere il tuo elettricista.

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Esercizio: un farmaco per il tuo cervello?

Si tratta di comunicazione. Il cervello è composto da cento miliardi di neuroni di vari tipi che chiacchierano tra loro attraverso centinaia di sostanze chimiche diverse, per governare i nostri pensieri e le nostre azioni. Ogni cellula cerebrale potrebbe ricevere input da centomila altre prima di emettere il proprio segnale. La giunzione tra i rami delle cellule è la sinapsi, ed è qui che la gomma incontra la strada. Il modo in cui funziona è che un segnale elettrico spara lungo l'assone, il ramo in uscita, fino a quando non lo fa raggiunge la sinapsi, dove un neurotrasmettitore trasporta il messaggio attraverso il gap sinaptico nella sostanza chimica modulo. Dall'altro lato, al dendrite o al ramo ricevente, il neurotrasmettitore si collega a un recettore - come una chiave in una serratura - e questo apre i canali ionici nella membrana cellulare per trasformare il segnale in di energia elettrica.

Circa l'80 percento della segnalazione nel cervello viene effettuata da due neurotrasmettitori che si bilanciano a vicenda effetto: il glutammato attiva l'attività per iniziare la cascata di segnalazione e l'acido gamma aminobutirrico (GABA) si blocca su attività. Quando il glutammato emette un segnale tra due neuroni che non avevano mai parlato prima, l'attività avvia la pompa. Più spesso viene attivata la connessione, più forte diventa l'attrazione. Come dice il proverbio, i neuroni che si accendono si legano insieme. Il che rende il glutammato un ingrediente cruciale nell'apprendimento.

La psichiatria si concentra maggiormente su un gruppo di neurotrasmettitori che agiscono da regolatori - del processo di segnalazione e di tutto il resto del cervello. Questi sono serotonina, noradrenalina e dopamina. E sebbene i neuroni che li producono rappresentino solo l'uno percento delle cento miliardi di cellule cerebrali, questi neurotrasmettitori esercitano una forte influenza. Potrebbero istruire un neurone a produrre più glutammato o potrebbero rendere il neurone più efficiente o alterare la sensibilità dei suoi recettori. Possono abbassare il "rumore" nel cervello o, al contrario, amplificare quei segnali.

Dico alla gente che andare a correre è come prendere un po 'di Prozac e un po' di Ritalin perché, come i farmaci, l'esercizio fisico eleva questi neurotrasmettitori. È una metafora utile per chiarire il punto, ma la spiegazione più profonda è che l'esercizio bilancia i neurotrasmettitori, insieme al resto dei prodotti neurochimici nel cervello.

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Come il cervello impara e crea ricordi

Per quanto fondamentali siano i neurotrasmettitori, esiste un'altra classe di molecole master che, negli ultimi 15 anni, ha cambiato radicalmente la nostra comprensione delle connessioni nel cervello. Sto parlando di una famiglia di proteine ​​denominate "fattori", il più importante dei quali è il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF). Mentre i neurotrasmettitori effettuano la segnalazione, le neurotrofine, come il BDNF, costruiscono e mantengono l'infrastruttura stessa.

Una volta divenne chiaro ai ricercatori che BDNF era presente nell'ippocampo, l'area del cervello legati alla memoria e all'apprendimento, hanno deciso di verificare se fosse un ingrediente necessario nel processi. L'apprendimento richiede il rafforzamento dell'affinità tra i neuroni attraverso un meccanismo dinamico chiamato potenziamento a lungo termine (LTP). Quando il cervello è chiamato a raccogliere informazioni, la domanda provoca naturalmente attività tra i neuroni. Maggiore è l'attività, più forte diventa l'attrazione e più facile è che il segnale si attivi e crei la connessione.

Supponiamo che tu stia imparando una parola francese. La prima volta che lo senti, le cellule nervose reclutate per un nuovo circuito emettono un segnale di glutammato tra loro. Se non pratichi mai più la parola, l'attrazione tra le sinapsi coinvolte diminuisce, indebolendo il segnale. Si dimentica.

La scoperta ha stupito i ricercatori della memoria - e ha guadagnato una quota del neuroscienziato della Columbia University Eric Kandel Premio Nobel 2000: l'attivazione o la pratica ripetute fanno sì che le sinapsi si gonfino e rendano più forti connessioni. Un neurone è come un albero che, invece delle foglie, ha sinapsi lungo i suoi rami dendritici. Alla fine nascono nuovi rami, fornendo più sinapsi per consolidare ulteriormente le connessioni. Questi cambiamenti sono chiamati plasticità sinaptica, che è dove BDNF è al centro della scena.

All'inizio, i ricercatori hanno scoperto che se hanno spruzzato BDNF sui neuroni in una capsula di Petri, le cellule hanno germogliato automaticamente nuovi rami, producendo la stessa crescita strutturale richiesta per l'apprendimento. Chiamo BDNF Miracle-Gro per il cervello. BDNF si lega anche ai recettori della sinapsi, liberando il flusso di ioni per aumentare la tensione e migliorare immediatamente la potenza del segnale. All'interno della cellula, il BDNF attiva i geni che richiedono la produzione di più BDNF, nonché la serotonina e le proteine ​​che formano le sinapsi. BDNF dirige il traffico e ingegnerizza anche le strade. Nel complesso, migliora la funzione dei neuroni, incoraggia la loro crescita, li rafforza e li protegge dal processo naturale di morte cellulare

Più esercizi per il corpo, migliori sono le funzioni cerebrali

Quindi, come fa il cervello ad aumentare la sua offerta di BDNF? Esercizio. Nel 1995, stavo facendo ricerche per il mio libro, Una guida per l'utente al cervello, quando mi sono imbattuto in un articolo di una pagina nel diario Natura sull'esercizio fisico e BDNF nei topi. Non c'era quasi più di una colonna di testo, eppure diceva tutto. Secondo l'autore dello studio, Carl Cotman, direttore del Istituto per l'invecchiamento del cervello e la demenza all'Università della California-Irvine, l'esercizio sembrava elevare Miracle-Gro, o BDNF, in tutto il cervello.

Mostrando che l'esercizio fisico stimola la molecola principale del processo di apprendimento, BDNF, Cotman ha inchiodato una connessione biologica tra movimento e funzione cognitiva. Ha avviato un esperimento per misurare i livelli di BDNF nel cervello dei topi che funzionano.

A differenza degli umani, i roditori sembrano godere dell'attività fisica e i topi di Cotman correvano diversi chilometri a notte. Quando ai loro cervelli è stata iniettata una molecola che si lega al BDNF e sono scansionati, non solo le scansioni del i roditori in esecuzione mostrano un aumento del BDNF rispetto ai controlli, ma più ogni singolo mouse correva, più alti erano i livelli erano.

Man mano che le storie di BDNF e l'esercizio fisico si sviluppavano insieme, divenne chiaro che la molecola non era importante semplicemente per la sopravvivenza dei neuroni ma anche per la loro crescita (germogliare nuovi rami) e, quindi, per apprendimento. Cotman lo ha dimostrato l'esercizio fisico aiuta il cervello ad imparare.

"Una delle caratteristiche principali dell'esercizio, che a volte non è apprezzata negli studi, è un miglioramento del tasso di apprendimento e penso che sia un bel messaggio da portare a casa", afferma Cotman. "Perché suggerisce che, se sei in buona forma, potresti essere in grado di imparare e funzionare in modo più efficiente."

Infatti, in uno studio del 2007, i ricercatori tedeschi hanno scoperto che le persone imparano le parole del vocabolario il 20 percento più velocemente dopo l'esercizio fisico rispetto a prima, e che il tasso di apprendimento era direttamente correlato ai livelli di BDNF. Insieme a ciò, le persone con una variazione genica che li sottrae a livelli sufficienti di BDNF hanno maggiori probabilità di avere carenze di apprendimento. Senza il cosiddetto Miracle-Gro, il cervello si chiude al mondo.

Il che non vuol dire che andare a correre ti trasformerà in un genio. "Non puoi semplicemente iniettare BDNF ed essere più intelligente", sottolinea Cotman. “Con l'apprendimento, devi rispondere a qualcosa in modo diverso. Ma qualcosa deve essere lì. " E senza dubbio, che cos'è quel qualcosa è importante.

Scoprire il potere di cambiare il tuo cervello

Scienziati fino a Ramón y Cajal - che vinse il premio Nobel nel 1906 per aver proposto che il sistema nervoso centrale era costituito da i singoli neuroni che comunicano in quelle che ha definito "giunzioni polarizzate" - hanno teorizzato che l'apprendimento comporta cambiamenti nelle sinapsi. Nonostante i riconoscimenti, la maggior parte degli scienziati non l'ha acquistato. Lo psicologo Donald Hebb si è imbattuto nel primo accenno di prova.

A quel tempo le regole del laboratorio erano rigide e, a quanto pare, Hebb pensava che sarebbe andato bene se avesse portato a casa alcuni topi da laboratorio come animali domestici temporanei per i suoi figli. La disposizione si rivelò reciprocamente vantaggiosa: quando restituì i topi al laboratorio, Hebb notò che, rispetto ai loro coetanei legati alla gabbia, eccellevano nei test di apprendimento. La nuova esperienza di essere gestita e giocata con in qualche modo ha migliorato la loro capacità di apprendimento, che Hebb ha interpretato nel senso che ha cambiato il loro cervello. Nel suo acclamato libro di testo del 1949, L'organizzazione del comportamento: una teoria neuropsicologica, ha descritto il fenomeno come "plasticità dipendente dall'uso". La teoria era che le sinapsi si riorganizzano sotto la stimolazione dell'apprendimento.

Il lavoro di Hebb è in relazione con l'esercizio perché l'attività fisica conta come una nuova esperienza, almeno per quanto riguarda il cervello. Negli anni '60, un gruppo di psicologi di Berkeley formalizzò un modello sperimentale chiamato "arricchimento ambientale" come metodo per testare la plasticità dipendente dall'uso. Invece di portare a casa i roditori, i ricercatori hanno attrezzato le loro gabbie con giocattoli, ostacoli, cibo nascosto e ruote da corsa. Hanno anche raggruppato gli animali, in modo da poter socializzare e giocare.

Non era tutta pace e amore, però, e alla fine il cervello dei roditori fu sezionato. Vivendo in un ambiente con più stimoli sensoriali e sociali, i test di laboratorio hanno mostrato, alterato la struttura e la funzione del cervello. I topi se la cavavano meglio nelle attività di apprendimento e il loro cervello pesava di più rispetto a quelli alloggiati da soli in gabbie nude.

In uno studio fondamentale, nei primi anni '70, il neuroscienziato William Greenough ha usato un microscopio elettronico per dimostrare che l'arricchimento ambientale ha fatto germogliare i nuovi neuroni. La ramificazione causata dalla stimolazione ambientale dell'apprendimento, dell'esercizio fisico e del contatto sociale ha fatto sì che le sinapsi formassero più connessioni e quelle connessioni avessero guaine mieliniche più spesse.

Ora sappiamo che tale crescita richiede BDNF. Questo rimodellamento delle sinapsi ha un enorme impatto sulla capacità dei circuiti di elaborare le informazioni, che è profondamente una buona notizia. Ciò significa che hai il potere di cambiare il tuo cervello. Tutto quello che devi fare è allacciare le scarpe da corsa.

Come crescere e coltivare nuovi neuroni

Per la parte migliore del ventesimo secolo, il dogma scientifico sosteneva che il cervello era cablato una volta che è stato completamente sviluppato nell'adolescenza, il che significa che siamo nati con tutti i neuroni che stiamo andando a ottenere. Possiamo solo perdere i neuroni man mano che la vita va avanti.

Indovina un po? I neuroni ricrescono - a migliaia - attraverso un processo chiamato neurogenesi. Si dividono e si propagano come cellule nel resto del corpo. I neuroni sono nati come cellule staminali in ardesia bianca e attraversano un processo di sviluppo in cui devono trovare qualcosa da fare per sopravvivere. La maggior parte di loro no. Sono necessari circa 28 giorni affinché una cellula nascente si inserisca in una rete. Se non usiamo i neuroni neonati, li perdiamo. L'esercizio fisico genera neuroni e l'arricchimento ambientale aiuta quelle cellule a sopravvivere.

Il primo solido legame tra neurogenesi e apprendimento è venuto da Fred Gage, neuroscienziato del Salk Institute, e dalla sua collega Henriette van Praag. Hanno usato una piscina delle dimensioni di un roditore riempita con acqua opaca per nascondere una piattaforma appena sotto la superficie in un quadrante. Ai topi non piace l'acqua, quindi l'esperimento è stato progettato per testare quanto bene hanno ricordato, da un tuffo precedente, la posizione della piattaforma - la loro via di fuga. Confrontando i topi inattivi con altri che hanno colpito la ruota corrente per quattro chilometri a notte, i risultati hanno mostrato che i corridori ricordavano dove trovare la sicurezza più rapidamente. Quelli sedentari vacillarono prima di capirlo.

Quando i topi sono stati dissezionati, i topi attivi avevano il doppio di nuove cellule staminali nell'ippocampo rispetto a quelle inattive. Parlando in generale di ciò che hanno scoperto, Gage afferma: "Esiste una correlazione significativa tra il numero totale di celle e la capacità di [un mouse] di eseguire un'attività complessa. E se blocchi la neurogenesi, i topi non possono ricordare le informazioni ".

Sebbene tutta questa ricerca sia stata condotta sui roditori, puoi vedere come potrebbe collegarsi a quelle scuole progressive che esercitano gli studenti prima dell'inizio della lezione: la lezione di ginnastica fornisce al cervello gli strumenti giusti per imparare e la stimolazione nelle classi dei bambini incoraggia le nuove cellule in via di sviluppo a collegarsi alla rete, dove diventano membri preziosi della segnalazione Comunità. Ai neuroni viene assegnata una missione. E sembra che le cellule generate durante l'esercizio siano meglio equipaggiate per innescare questo processo.

Qualcuno per una corsa?

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John Ratey, M.D., è membro di ADDitude Pannello di revisione medica dell'ADHD.

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Esercizi intelligenti per migliorare il cervello dell'ADHD

• Fare un attività aerobica regolarmente - fare jogging, andare in bicicletta, praticare uno sport che comporta sprint o corsa. L'esercizio aerobico eleva i neurotrasmettitori, crea nuovi vasi sanguigni che convogliano i fattori di crescita e genera nuove cellule nel cervello. Un piccolo studio, ma scientificamente valido, dal Giappone ha scoperto che jogging 30 minuti solo due o tre volte a settimana per 12 settimane migliorata funzione esecutiva.

• Fai anche un'attività di abilità: arrampicata su roccia, yoga, karate, pilates, ginnastica, pattinaggio artistico. Attività complesse rafforzano ed espandono le reti del cervello. Più complessi sono i movimenti, più complesse sono le connessioni sinaptiche. Bonus: queste nuove reti più forti vengono reclutate per aiutarti a pensare e imparare.

• Meglio ancora, fare un attività che combina l'attività aerobica con un'attività di abilità. Il tennis è un buon esempio: tassa sia il sistema cardiovascolare che il cervello.

• Pratica un'attività di abilità in cui sei accoppiato con un'altra persona, ad esempio imparando a ballare il tango o il valzer o recintare. Stai imparando un nuovo movimento e devi anche adattarti ai movimenti del tuo partner, ponendo ulteriori richieste alla tua attenzione e al tuo giudizio. Ciò aumenta esponenzialmente la complessità dell'attività, che rafforza l'infrastruttura del cervello. Aggiungi l'aspetto divertente e sociale dell'attività e stai attivando il cervello e i muscoli in tutto il sistema.

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Estratto da Scintilla, di JOHN J. RATEY, M.D.e Eric Hagerman. Copyright © 2008 di John J. Ratey, M.D. Ristampato con il permesso di Little, Brown and Company, New York, N.Y. Tutti i diritti riservati.

Aggiornato il 19 giugno 2019