Άμεσες επιδράσεις της άσκησης στoν εγκέφαλο, το σώμα και τη διάθεση: Νευροφυσιολογικές και Νευροχημικές παρατηρήσεις

Ακρόαση άρθρου......

Η ευεργετική δράση της άσκησης είναι ένα θέμα που συναντάται όλο και πιο συχνά σε θεματολογία που σχετίζεται με την υγεία τη σωματική και τη ψυχική ευεξία. Φυσικά, ακόμα και μια απλή δραστηριότητα-άσκηση (π.χ. 20 λεπτά τρέξιμο) μπορεί να φέρει αλλαγές στη διάθεση (π.χ. μείωση στρες), τη συμπεριφορά, την αντίληψη έως και τη νεύρο-φυσιολογία του εγκεφάλου όπως δείχνουν ποικίλα ερευνητικά δεδομένα.

Ευεργετικές ιδιότητες της σωματικής άσκησης

Στην προσπάθεια όμως να αναδειχθούν οι ευεργετικές ιδιότητες της άσκησης, τα επιστημονικά συμπεράσματα παρουσιάζονται πολλές φορές με έναν υπεραπλουστευμένο τρόπο. Έτσι, βιολογικές διεργασίες εκτεταμένης πολυπλοκότητας καταλήγουν να περιγράφονται καταχρηστικά, διατηρώντας μια παραποιημένη εικόνα για την επίδραση της άσκησης.

Συχνά θα συναντήσει κανείς την άποψη ότι κατά την άσκηση παράγονται σε υπερθετικό βαθμό στον εγκέφαλο νευροδιαβιβαστές όπως ενδορφίνες, σεροτονίνη και άλλες ουσίες που οδηγούν στη μείωση του στρες. Σε αυτή τη θέση αποδίδεται και η άποψη που περιγράφει πως αυτές οι μεταβολές είναι που προσφέρουν το ευφορικό αίσθημα, σύνηθες ακόλουθο αποτέλεσμα της άσκησης. Αυτή θα ήταν μια κάπως ιδεαλιστική προσέγγιση σχετικά με την εμπειρία της άσκησης, επικεντρώνοντας το ενδιαφέρον περισσότερο στο αποτέλεσμα παρά στη διαδικασία.

Με αυτό τον τρόπο παρουσιάζεται η άσκηση σαν μια διαδικασία που αξίζει να συμμετέχει κανείς ώστε να λάβει μια σίγουρη ανταμοιβή παρέχοντας παράλληλα και μια βιολογική εξήγηση. Μια εξήγηση σύγχρονη με τη δυτική σκέψη που εστιάζει κυρίως σε μια νοητική κατανόηση, αφήνοντας την αισθητή εμπειρία που συμβαίνει στο σώμα συχνά εκτός συζήτησης.

Η ιδέα αυτού του είδους της ανταμοιβής πολλές φορές δεν είναι αρκετή για να εδραιώσει και να διατηρήσει μια υγιή συμπεριφορά όπως αυτή της άσκησης (π.χ. χαλαρό τρέξιμο 3 φορές την εβδομάδα).

Η διαδικασία στην οποία εισέρχεται ο ασκούμενος περιέχει πολύ περισσότερα στοιχεία άξια αναφοράς πέρα από την τελική ανταμοιβή. Σημαντικό και αναπόσπαστο κομμάτι της άσκησης είναι η ανάπτυξη ανοχής στη σωματική δοκιμασία αλλά και στα φυσικά συναισθήματα δυσφορίας που προκύπτουν λόγω της έντασης, της κόπωσης, του πόνου, της αύξησης θερμοκρασίας κ.α.

Όπως αναφέρει ο Frederiks et al. (1) «η άσκηση αντοχής περιέχει ρυθμικές επαναλαμβανόμενες ενέργειες, θα ήταν δελεαστικό λοιπόν να προτείνουμε πως οι αυτόνομες αλλαγές που συμβαίνουν κατά την άσκηση, είναι κατά βάση αποτέλεσμα των επαναλαμβανόμενων αισθήσεων, πέρα από την άσκηση την ίδια».

Οι νευροδιαβιβαστές κατά τη σωματική άσκηση

Ας δούμε το θέμα λίγο πιο ανοιχτά και όχι τόσο απλά μηχανιστικά, όταν μιλούμε για την ευεργετική ιδιότητα της άσκησης αναφερόμαστε σε ένα σύστημα (2), το σύστημα ανθρώπινο σώμα - ανθρώπινος νους.

Αυτό που μπορούμε να παρατηρούμε από την εμπειρία των ασκούμενων είναι πως αλληλεπίδραση των δύο (σώμα-νους), μπορεί να προσφέρει οφέλη αρκεί κανείς να κάνει την επιλογή και να ενεργοποιήσει το σώμα μέσω της άσκησης.

Μια γενική, ερευνητική επισκόπηση επιβεβαιώνει πως συμβαίνει ταυτόχρονη και επαναλαμβανόμενη ενεργοποίηση περιοχών με συνεχή ροή και ανταλλαγή πληροφορίων μεταξύ κεντρικών νευρώνων κατά την άσκηση. Συγκεκριμένες περιοχές από αυτές που είναι ενεργές, ενδεχομένως συμβάλουν και στην βελτίωση της προσοχής, της μνήμης και άλλων γνωστικών δεξιοτήτων ως επακόλουθο της άσκησης.

Επιστρέφοντας όμως στο ζήτημα, της σχέσης των «ενδορφινών» και άλλων αντίστοιχων ουσιών με την άσκηση, θα χρειαστεί να αναλογιστούμε πως η μελέτη της επίδρασης της άσκησης σε νευρολογικό επίπεδο δεν προσφέρει πάντα τόσο ξεκάθαρες απαντήσεις, όπως ίσως θα επιθυμούσαμε. Βέβαια, είναι κοινά αποδεκτό, ότι η άσκηση φέρει άμεσα αλλαγές στα επίπεδα ουσιών (ορμόνες- νευροδιαβιβαστές) που φαίνεται να επιδρούν στη διάθεση αλλά και στο γνωστικό επίπεδο.

Στο παρόν άρθρο θα περιγράψουμε συνοπτικά στοιχεία της μελέτης των Basso & Suzuki (2017) (3) που σε μια συγκεντρωτική επισκόπηση αναλύουν διεξοδικά το θέμα της άμεσης επίδρασης της άσκησης στον ανθρώπινο οργανισμό, περιγράφοντας νευροφυσιολογικούς και νευροχημικούς μηχανισμούς και τις επιδράσεις τους.

Στον άνθρωπο η άσκηση φαίνεται πως αυξάνει τα περιφερικά επίπεδα, μονοαμινών όπως η ντοπαμίνη, η επινεφρίνη και η νορεπινεφρίνη. Με τον όρο περιφερικά αναφερόμαστε στην κυκλοφορία που εντοπίζεται στο σώμα χωρίς να συμπεριλαμβάνουμε απαραίτητα τον εγκέφαλο. Πρόκειται βέβαια για ένα πολύπλοκο σύστημα το όποιο είναι δύσκολο να εξετάσουμε με πληρότητα στο παρόν άρθρο.

Αποκτήστε το βιβλίο Νευροψυχολογία από το εξειδικευμένο βιβλιοπωλείο ψυχολογίας του Psychology.gr

Θα εστιάσουμε όμως στο ότι αυτές οι αλλαγές στις ουσίες- νευροδιαβιβαστές, συμβαίνουν κυρίως στο περιφερικό επίπεδο στο σώμα κατά την άσκηση καθώς αυτή η θέση φαίνεται να έχει καλύτερη επιστημονική στήριξη. Οι ερευνητές παρ’ όλα αυτά σημειώνουν πως δεν είναι ξεκάθαρο αν οι περιφερικές ουσίες έχουν καθοριστικό ρόλο επιρροής στον εγκέφαλο.

Μεταφερόμαστε τώρα λοιπόν στο πεδίο νευροβιολογικών μηχανισμών που περιγράφουν την ακολουθία με την οποία αποκρίνεται το άνθρωπινο σώμα, κατ΄ επέκταση και ο εγκέφαλος μετά την άσκηση. Η άσκηση επηρεάζει επίσης τα επίπεδα λακτόζης στον εγκέφαλο ενώ παράλληλα λειτουργεί σαν εκλυτικός παράγοντας, ενεργοποιώντας την περιοχή του υποθαλάμου. Με τη σειρά του ο υποθάλαμος αντιδρά εκκρίνοντας μια κορτικοεκλυτινή ορμόνη (πεπτίδιο- νευροδιβιβαστή).

Η ορμόνη αυτή με τη σειρά της ενεργοποιεί τον πρόσθιο επινεφριδικό αδένα και αυτός με τη σειρά του εκκρίνει αδρενοκοτρικοπική ορμόνη. Στη συνέχεια εγείρεται ο επινεφριδικός φλοιός ο οποίος εκρρίνει κορτιζόλη μια ορμόνη η οποία μπορεί να περάσει το εγκεφαλικό φραγμό και εισέλθει στον εγκέφαλο. Οπότε η κορτιζόλη που παράγεται μέσω της άσκησης, μπορεί να θεωρηθεί πως επηρεάζει τον εγκεφαλική λειτουργία ως φυσικό επακόλουθο της.

Μέσω της άσκησης εγείρονται τα επίπεδα της νορεπινεφρίνης και επινερφρίνης (κατεχολαμίνες) στο αίμα. Σε επίπεδα μέγιστης προσπάθειας αυτές οι δυο ουσίες παρουσιάζουν μια εκθετική αύξηση που έχει υψηλή συσχέτιση με τα επίπεδα λακτόζης στο αίμα. Αυτό το σημείο περιγράφεται και ως κατώφλι κατεχολαμίνης και όπως φαίνεται συμβαίνει σχετικά ταυτόχρονα με το αναερόβιο κατώφλι στην άσκηση.

Η περιφερική νορεπινεφρίνη και επινεφρίνη συμμετέχει σε μια σειρά από φυσιολογικές διαδικασίες που ενισχύουν την συνέχιση της άσκησης όπως η διάλυση του γλυκογόνου σε γλυκόζη η οποία αποτελεί βασική πηγή ενέργειας των μυών κατά την άσκηση.

Παρότι αυτές οι κατεχολαμίνες δεν μπορούν να περάσουν το εγκεφαλικό φραγμό (4) μια μελέτη εντόπισε ότι η άσκηση αυξάνει τα νοραδρενεργικά επίπεδα στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό (5). Οι ερευνητές πρότειναν ότι σε αυτή την περίπτωση μπορεί να υποστηριχθεί η ιδέα πως μέσω της άσκησης αυξάνονται τα επίπεδα νορεπινεφρίνης στον ανθρώπινο εγκέφαλο (6).

HPA Άξονας

Για να περιγράψουμε καλύτερα την επιρροή των νευροδιαβιβαστών θα χρειαστεί να αναφερθούμε στο ότι η άσκηση παράλληλα ενεργοποιεί τον HPA άξονα (7) που εντοπίζεται στις εγκεφαλικές περιοχές και στο σώμα (υποθάλαμος- υπόφυση ενδοκρινής αδένες- αδένα επινεφρίδιων νεφρό).

Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των οργάνων αυτών, αποτελούν αυτόν τον άξονα ένα κεντρικό νευρικό και ενδοκρινικό σύστημα που διαχειρίζεται την αντίδραση στο στρες και ρυθμίζει πολλαπλές σωματικές διαδικασίες μεταξύ άλλων τη διάθεση και συναίσθημα, τα αποθέματα ενέργειας και την κατανάλωση τους.

Κορτιζόλη

Στον άνθρωπο η άσκηση άμεσα επιδρά τον (HPA) άξονα ανάλογα με τα επίπεδα έντασης, με την αύξηση στην κορτιζόλη να συμβαίνει μετά από ένα κατώφλι έντασης που κατά προσέγγιση αντιστοιχεί σε 10 λεπτά προσπάθειας στο 60% της μέγιστης πρόσληψης οξυγόνου (VO2max) (8). Μετά την παύση της άσκησης τα περιφερικά επίπεδα κορτιζόλης είναι σε υψηλά επίπεδα για 30 λεπτά έως και δυο ώρες.

Κατά το χρονικό αυτό διάστημα μετάβασης η κορτιζόλη λειτουργεί αναστέλοντας την απόκριση του υποθάλαμου και της υπόφυσης (ενδοκρινή αδένα) ολοκληρώνοντας το κύκλο ομοιόστασης, φέρνοντας το σύστημα σε ισορροπία.

Ντοπαμίνη

Σχετικά με την επιδράση της άσκησης σε νευροδιαβιαστές όπως η ντοπαμίνη οι υπάρχουσες μελέτες (PET scan) (9) επικεντρώθηκαν στις μεταβολικές διαδικασίες της ουσίας όπως και στα επίπεδα ροής του αίματος στον εγκέφαλο (8).

Οι μετρήσεις έγιναν σε κατάσταση ξεκούρασης αλλά και μετά από προπόνηση διάρκειας 30 λεπτών σε διάδρομο με ένταση 80% με βάση την ηλικιακή πρόβλεψη για τη μέγιστη καρδιακή συχνότητα. Οι συμμετέχοντες στη διαδικασία ήταν άτομα που είχαν ενεργή και συνεχή ενασχόληση με την άσκηση. Προς έκπληξη των ερευνητών η ντοπαμίνη δε βρέθηκε να έχει αυξημένες τιμές ως αποτέλεσμα της άσκησης που είχε προηγηθεί.

Τα αποτελέσματα ήταν παρόμοια και σε αντίστοιχες μελέτες σε τρωκτικά. Αυτό που έγινε κατανοητό σε συνδυασμό παρατηρήσεων προηγούμενων ερευνητών είναι ότι συγκεντρώσεις ντοπαμίνης τείνουν να αυξάνουν όταν προσεγγίζεται ένα κατώφλι έντασης κατά την άσκηση.

Συμπεραίνουμε, λοιπόν, ότι μέσω της άσκησης η ντοπαμίνη παρουσιάζει αυξητικές τάσεις αλλά αυτό το φαινόμενο ορίζεται από ένα κατώφλι ενεργοποίησης το οποίο είναι πιο υψηλό σε άτομα που ασκούνται συχνά.

Σεροτονίνη - Ντοπαμίνη

Η σεροτονίνη συμμετέχει στη ρύθμιση της διάθεσης, του συναισθήματος , του ύπνου, και της όρεξης ενώ παράλληλα η ντοπαμίνης ρυθμίζει τη μνήμη κινήτρων, την ανταμοιβή και την προσοχή. Η άμεση επίδραση την άσκησης στα επίπεδα σεροτονίνης (κατ’επέκταση και ντοπαμίνης) θεωρείται πως συνεισφέρει επίσης σε μια κεντρική λειτουργία, αυτή που ρυθμίζει την κόπωση.

Ανατρέχοντας στη θεωρία της κεντρικής κόπωσης (10) μαθαίνουμε πως η διάδραση ανάμεσα στους δυο νευροδιαβιβαστές (ντοπαμίνης-σεροτονίνη) από άποψη φυσιολογίας έχει ενεργή συμμετοχή στην κόπωση που προέρχεται από την άσκηση (11).

Πιο συγκεκριμένα κατά την διάρκεια παρατεταμένης άσκησης η φυσική κόπωση που παράγεται θεωρείται πως είναι αποτέλεσμα μια συνολικής περιφερικής απόκρισης στο σώμα. Μεταξύ άλλων περιλαμβάνει την εξάντληση του μυϊκού γλυκογόνου, την μειωμένη ποσότητα γλυκόζης στο πλάσμα και αυξημένα ελεύθερα λιπαρά οξέα.

Έτσι, κατά γενική συνθήκη παρατηρείται πως η υψηλή αναλογία σεροτονίνης/ντοπαμίνης υποστηρίζεται από τη χαμηλή έντασης άσκηση ή από δραστηριότητα σε επίπεδα εξάντλησης. Οπότε αν επιχειρήσουμε να το μεταφράσουμε στο επίπεδο της άσκησης θα εντοπίζαμε αυτή την αναλογία στην αρχή ή το τέλος μια εξαντλητικής δοκιμασίας.

Αντίθετα, η χαμηλή αναλογία συντρέχει με το σημείο ενεργοποίησης ως αυτό της υψηλής ενεργοποίησης κατά τη δραστηριότητα. Αντίστοιχα χαμηλά ποσοστά θα εντοπίζαμε στην άσκηση έως το κατώφλι και μετά από αυτό, στο υψηλό σημείο έντασης.

Συμπεραίνουμε λοιπόν ότι μετά από εξαντλητική δοκιμασία όντως τα επίπεδα της σεροτονίνης (νευροδιαβαστή) βρίσκονται σε υψηλό απόθεμα παραμένουν όμως στην περιφερική κυκλοφορία.

Σώμα και πνεύμα σε ισορροπία

Μπορούμε με σχετική σιγουριά να πούμε πως η άποψη που υποστηρίζει ότι η ευφορική επίδραση της άσκησης που σχετίζεται με την υψηλή συγκέντρωση νευροδιαβιβαστών στον εγκέφαλο μάλλον δεν προσφέρει μια ρεαλιστική εικόνα σχετικά με τις διεργασίες που πραγματοποιούνται, μιας και όπως είδαμε παραπάνω οι ποσοστώσεις νευροδιαβιβαστών ολοκληρώνουν έναν κύκλο και το δυναμικό του εγκέφαλου επιστρέφει σύντομα ισορροπία.

Παράλληλα, οι πολυσυζητημένες ουσίες-νευροδιαβιβαστές εμφανίζονται σε υψηλές συγκεντρώσεις κυρίως περιφερικά στο σώμα, ενώ μια έρευνα εντόπισε στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό νορεπινεφρίνη που σχετίζεται με το ευφορικό συναίσθημα. Επίσης, για την κάθε ουσία υπάρχει ένα κατώφλι ενεργοποίησης και ας μην ξεχνάμε την ευεργετική λειτουργία της κόπωσης που συμβαίνει με έναν δυναμικό τρόπο με τη δράση σεροτονίνης-ντοπαμίνης κατά την άσκηση.

Πάντως αν το ζήτημα τελικά είναι πώς να μεταλάβουμε σεροτονίνη μέσα από την άσκηση για να ενισχυθεί η διάθεση μας, μια χαμηλής έντασης άσκηση που είναι ευχάριστη μπορεί να είναι ο καλύτερος τρόπος για να το πετύχουμε.

Το σώμα είναι ένα όχημα μέσω του οποίου μπορούμε να ενεργούμε και να εκφραζόμαστε.

Ενδεχομένως να είναι πιο χρήσιμο η άσκηση να είναι μια επιλογή για να έρθουμε σε επαφή με το σώμα μας και να εκτονώσουμε την ένταση της ημέρας με ένα πνεύμα ενεργής συμμετοχής, και ύστερα να γευτούμε την ευφορία ίσως και την ευχαρίστηση που έρχεται με τη φυσική κόπωση.

Όπως αναφέρει και ο φιλόσοφος «Όταν το σώμα και το πνεύμα έρθουν σε ηρεμία, όλα τα πράγματα εμφανίζονται όπως είναι: τέλεια, πλήρη, δίχως καμία έλλειψη» (12). Η ενασχόληση με την άσκηση, θα μπορούσε λοιπόν να είναι ένα ακόμα εφόδιο για να μπορούμε να επανακτήσουμε το σώμα, σε μια συνειδητή προσπάθεια να συναντήσουμε μια ισορροπημένη σχέση με το πνεύμα που τόσα καλείται να εκπληρώσει στην καθημερινή ζωή.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

(1) Frederiks, J., Swenne, C. A., Ghafoerkhan, A., Lalmahomed, H., Maan, A. C., Schalij, M. J., Bruschke, A. V., & van der Wall, E. E. (2002). Rhythmic sensory stimulation improves fitness by conditioning the autonomic nervous system. Netherlands heart journal : monthly journal of the Netherlands Society of Cardiology and the Netherlands Heart Foundation, 10(2), 43–47. 
(2) von Lucadou, W., Kornwachs, K. The problem of reductionism from a system theoretical viewpoint. Zeitschrift für Allgemeine Wissenschaftstheorie 14, 338-349 (1983).  
(3)  Basso, J. C., & Suzuki, W. A. (2017). The Effects of Acute Exercise on Mood, Cognition, Neurophysiology, and Neurochemical Pathways: A Review. Brain plasticity (Amsterdam, Netherlands), 2 (2), 127–152.
(4)  Εγκεφαλικός Φραγμός 
(5)  Εγκεφαλονοτιαίο Υγρό 
(6)  Dalsgaard MK, et al. A reduced cerebral metabolic ratioin exercise reflects metabolism and not accumulation oflactate within the human brain. J Physiol. 2004;554(Pt2):571-8.
(7) VO2max 
(8)  HPA Αξονας
(9)  PET 
(10) Terry McMorris, Martin Barwood, Jo Corbett,2018. Central fatigue theory and endurance exercise: Toward an interoceptive model, Neuroscience & Biobehavioral Reviews,Vl 93,Pg 93- 107
(11) Cordeiro, L., Rabelo, P., Moraes, M. M., Teixeira-Coelho, F., Coimbra, C. C., Wanner, S. P., & Soares, D. D. (2017). Physical exercise-induced fatigue: the role of serotonergic and dopaminergic systems. Brazilian journal of medical and biological research = Revista brasileira de pesquisas medicas e biologicas, 50(12), e6432.
(12) Dōgen Zenji