Kanske har du hört att koncentrationsförmågan ökar, minnet blir bättre eller kanske till och med att du blir smartare av att träna? Vad vet vi egentligen om vad som händer i hjärnan vid fysisk aktivitet? På Gymnastik- och idrottshögskolan i Stockholm pågår forskningsprojektet Fysisk aktivitet och hälsosamma hjärnfunktioner och en av forskarna, Emerald Heiland, ger oss en överblick inom området.
Text av: Emerald Heiland, Ph.D. i geriatrisk epidemiologi. Forskare i kognitiv neurovetenskap på Gymnastik- och idrottshögskolan i projektet Fysisk aktivitet och hälsosamma hjärnfunktioner.
Det var inte förrän efter 1960-talet som neuropsykologer insåg att nervsystemet hos vuxna inte var förprogrammerat och att förändringar var möjliga. Både studier på människor och djur vittnar nu om neuroplasticitet, det vill säga att hjärnan kontinuerligt formas av stimuli från den omgivande miljön (Hötting & Röder, 2013). Detta väckte vidare intresse för att ta reda på hur vi kan förbättra neuroplasticitet för att reducera kognitiv tillbakagång eller återhämtning från en hjärnskada. Det visades sig att just fysisk aktivitet har kapacitet att förändra nervsystemet, vilket i sin tur kan leda till förbättrade kognitiva funktioner såsom tänkande, uppmärksam- het, minne, inlärning, medvetande, språk och beslutsfattande. Det finns nu många studier som har visat att fysisk aktivitet har positiva effekter på hjärnan. Med hjälp av tekniker som visualiserar hjärnans struktur och funktion har man funnit att aerob fysisk aktivitet har visat på både lokala och heltäckande förändringar i hjärnans struktur (Thomas, Dennis, Bandettini, & Johansen-Berg, 2012). [ihc-hide-content ihc_mb_type=”show” ihc_mb_who=”3,5,6,12,13,14,15,16″ ihc_mb_template=”1″ ] Vidare verkar fysisk aktivitet ge förbättringar på övergripande kognition samt på en mängd olika kognitiva områden såsom arbetsminne, bearbetningshastighet och uppmärksamhet (Bherer, Erickson, & Liu-Ambrose, 2013). Starkast evidens finns för exekutiva funktioner, de kognitiva processer som är på hög nivå och huvudsakligen finns i prefrontala cortex, men förbättringar på minnet har också påvisats. Vi använder dessa exekutiva processer på högre nivå när våra normala handlingar störs och när nya, obekanta eller motstridiga situationer uppkommer som gör att vi anpassar oss. En studie med aktiva och stillasittande unga vuxna visade att de som var regelbundet fysiskt aktiva hade bättre exekutiva förmågor än de som var stillasittande (Kamijo & Takeda, 2010). Även en tvärsnittsstudie med svensk kontorspersonal visade att de som hade bra fysisk förmåga presterade bättre när exekutiva förmågor testades med Strooptest samt på ett kognitivt test av det episodiska minnet i jämförelse med de som hade sämre fysisk förmåga (Pantzar, Jonasson, Ekblom, Boraxbekk, & Ekblom, 2018). I Strooptesten ombeds man säga färgen på ett ord vars innebörd betecknar en färg, men ordet i sig är skrivet i en annan färg. När färgen på ordet man läser inte överensstämmer med ordets sematiska mening, uppstår en konflikt. Hippocampus är en struktur i hjärnan som har en framträdande roll när det gäller lärande, minne, navigering och stresshantering. Bättre fysisk förmåga har även visat sig vara kopplat till ökad volym på hippocampus som också var relaterat till bättre spatial minnesförmåga (Erickson et al., 2009).
Direkta och indirekta effekter av fysisk aktivitet på kognitioner
Så, vilka är förändringarna som sker i hjärnan vid fysisk aktivitet som är fördelaktiga för kognitioner? Det är ännu inte helt känt. För närvarande finns evidens för förändringar i många strukturer, till exempel i såväl grå som vit massa i hjärnan, samt i konnektivitet mellan områden. Dessutom har man sett att fysisk aktivitet gynnar processer såsom angiogenes (där nya blodkärl växer från existerande blodkärl), och neuorogenes (generering av eller tillväxt av nervceller). Det återstår dock att fullständigt klargöra de biologiska mekanismer som förhöjer kognitioner genom
fysisk aktivitet. Föreslagna förändringar på molekylnivå är ökade nivåer av transmittorsubstanser (till exempel serotonin och endorfiner), ökad blodgenomströmning i hjärnan och frigörande av neurotrofiska faktorer, såsom brain-derived neurotrophic factor (BDNF). BDNF spelar en avgörande roll i att förbättra och skydda nervsystemet samt ökar produktionen av insulinliknande tillväxtfaktor (IGF-1), som även är en del av neuorogenesen och angiogenesen (Bherer et al., 2013).
Vi vet att fysisk aktivitet generellt påverkar hjärnans funktioner. Vidare kan fysisk aktivitet även påverka indirekt genom att förbättra hälsofaktorer som stress och sömn, samt minska kroniska sjukdomar, såsom hjärt- och kärlsjukdomar, stroke, högt blodtryck och diabetes typ 2. Dessa är alla kopplade till högre risk för nedsatt kognitiv förmåga. Sekundära effekter inkluderar förbättrat psykiskt välmående och livskvalitet genom minskad ångest, depression och ökad känsla av kontroll, självkänsla och positiv social interaktion (Hötting, Schickert, Kaiser, Roder, & Schmidt-Kass- ow, 2016; Mandolesi et al., 2018).
Vad är projektet Fysisk aktivitet och hälsosamma hjärnfunktioner?
Merparten av den tidiga forskningen om relationen mellan fysisk aktivitet och kognition har använt sig av självrapporterad fysisk aktivitet, och dessutom har studier fokuserat framför allt på äldre personer.
På grund av ökad psykisk ohälsa, speciellt bland kontorsarbetare och på grund av ökat stillasittande, har fokus dock skiftat till yngre populationer. Dessutom har tekniska framsteg möjliggjort mer objektiva studier av fysisk aktivitet genom an- vändning av verktyg såsom accelerometer. I projektet Fysisk aktivitet och hälsosamma hjärnfunktioner hoppas vi med hjälp av flera delstudier fylla i kunskapsluckor och bidra till ökad förståelse för hur olika delar av fysiska rörelsemönster (stillasittande beteende, lätt fysisk aktivitet och medel till intensiv fysisk aktivitet) kan främja hälsosamma hjärnfunktioner hos kontorspersonal. För att kunna göra detta samarbetar vi aktivt med olika företag för att främja hälsosamma arbetsplatser. Vi vill vidare testa våra hypoteser genom att använda objektiva metoder och realistiska tillvägagångssätt, men också förstå de underliggande mekanismerna och faktorer som fysisk förmåga, blodgenomströmning i hjärnan och neurotrofiska faktorer som BDNF.
I en av våra pågående delstudier vill vi förstå vilken roll blodgenomströmningen i hjärnan har på akuta effekter av fysiska aktivitetsmönster på kognitiv förmåga (exekutiva funktioner). Vi använder oss av en avancerad avbildningsteknik: functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) för att studera blodgenomströmning i hjärnan på ett mer realistiskt sätt än vad en traditionell magnetröntgen möjliggör. Dessutom använder vi oss av en speciell studiedesign, crossover, som möjliggör att varje deltagare även är sin egen kontrollperson.
Ett annat exempel på vårt arbete är en randomiserad kontrollerad interventionsstudie på arbetsplatser där deltagarna slumpas in i tre grupper: en kontrollgrupp, en interventionsgrupp som får stöd till att öka måttlig till intensiv fysisk aktivitet eller en interventionsgrupp som får stöd till att minska stillasittande beteende. Denna studie kommer att ge indikationer på hur fysisk aktivitet främjar kognition genom att använda objektiva mätmetoder för att studera rörelsemönster. Dessutom kom- mer det att bidra med kunskap om effekterna av att minska stillasittande beteende i en population av relativt hälsosamma vuxna.
[/ihc-hide-content]
REFERENSER
Bherer, L., Erickson, K. I., & Liu-Ambrose, T. (2013). A Review of the Effects of Physical Activity and Exercise on Cognitive and Brain Functions in Older Adults. Journal of Aging Research, 2013, 8. doi:10.1155/2013/657508
Erickson, K. I., Prakash, R. S., Voss, M. W., Chaddock, L., Hu, L., Morris, K. S., … Kramer, A. F. (2009). Aerobic fitness is associat- ed with hippocampal volume in elderly humans. Hippocampus, 19(10), 1030-1039. doi:10.1002/hipo.20547
Hötting, K., & Röder, B. (2013). Beneficial effects of physical exercise on neuroplasticity and cognition. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 37(9, Part B), 2243-2257. doi:https://doi. org/10.1016/j.neubiorev.2013.04.005
Hötting, K., Schickert, N., Kaiser, J., Röder, B., & Schmidt-Kass- ow, M. (2016). The Effects of Acute Physical Exercise on Memory, Peripheral BDNF, and Cortisol in Young Adults. Neural Plast, 2016, 6860573. doi:10.1155/2016/6860573
Kamijo, K., & Takeda, Y. (2010). Regular physical activity improves executive function during task switching in young adults. Int J Psychophysiol, 75(3), 304-311. doi:10.1016/j.ijpsycho.2010.01.002
Mandolesi, L., Polverino, A., Montuori, S., Foti, F., Ferraioli, G., Sor- rentino, P., & Sorrentino, G. (2018). Effects of Physical Exercise on Cognitive Functioning and Wellbeing: Biological and Psychologi- cal Benefits. Front Psychol, 9(509). doi:10.3389/fpsyg.2018.00509
Pantzar, A., Jonasson, L. S., Ekblom, Ö., Boraxbekk, C. J., & Ekblom, M. M. (2018). Relationships Between Aerobic Fitness Levels and Cognitive Performance in Swedish Office Workers. Front Psychol, 9, 2612. doi:10.3389/fpsyg.2018.02612
Thomas, A. G., Dennis, A., Bandettini, P. A., & Johansen-Berg, H. (2012). The Effects of Aerobic Activity on Brain Structure. Front Psychol, 3(86). doi:10.3389/fpsyg.2012.00086
