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NEUROCIENCIA

Movimiento a través del cerebro

Los ejercicios físicos durante la gestación y la infancia tienen efectos duraderos en el rendimiento intelectual

Exercício_Scan1330NegreirosSi uno desea incrementar las posibilidades de que sus hijos tengan un buen desempeño intelectual y profesional, lo peor que puede hacer es reemplazar radicalmente los ejercicios físicos por tiempo de estudio en un pupitre. Es más, lo ideal sería que la madre haya hecho ejercicios físicos desde su embarazo, a juicio del neurocientífico Sérgio Gomes da Silva, investigador del Instituto Educativo y de Investigación Israelita Albert Einstein, en São Paulo.

Gomes da Silva emplea ratas como modelo de investigación para entender los efectos de la actividad física en el desarrollo del cerebro. Entre sus últimos resultados, que publicó en enero, en la revista PLOS ONE, él y sus colaboradores revelan que las crías de roedoras que se ejercitaron en una cinta durante la gestación presentan un hipocampo potenciado. En ellas, esa región del cerebro que está especialmente implicada en funciones relacionadas con la memoria, el aprendizaje y las emociones contiene una mayor cantidad de células y más factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF, en inglés), una proteína que regula los procesos de proliferación, desarrollo y diferenciación de las células cerebrales. Lejos de detectarse solamente en minucias celulares, esta diferencia también se revela en el comportamiento, tal como ocurre en los test que evalúan la velocidad con la que el animal aprende a reconocer un territorio experimental. En un área de entrenamiento en la que la ratita debía memorizar puntos de referencia, las crías de madres ejercitadas aprendían con mayor rapidez. “Los índices de inteligencia son mayores”, relata el investigador.

En trabajos anteriores llevados a cabo en colaboración con Ricardo Mario Arida, de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp), en cuyo laboratorio Gomes da Silva realizó su doctorado y posdoctorado, él ya había demostrado que los ejercicios físicos en la adolescencia incrementaban la habilidad de las ratas. En pruebas de memoria espacial efectuadas en pequeñas piscinas en las cuales los animales aprenden a encontrar una plataforma sumergida donde pueden apoyarse, los roedores que habían seguido un programa de ejercicios obtenían mejor resultado, de acuerdo con un artículo publicado en 2012 en la revista Hippocampus. El responsable de ello también parece ser el BDNF, que aparece en mayor concentración y supuestamente contribuye a la formación de fibras en las células del hipocampo que mejoran el desempeño de esa región del cerebro. Además, según el investigador, esos animales también poseen más interneuronas, unas células que permiten anular la información irrelevante del ambiente y concentrarse en determinada tarea. En una situación humana análoga, se trata de la capacidad de estudiar sin prestar atención a la televisión prendida o a la presión del respaldo de la silla sobre la espalda.

Lo más importante es que dicho efecto, en el caso de las ratas, perdura en la adultez. “Cuando alguien deja de realizar ejercicios físicos, inmediatamente pierde masa muscular”, compara Gomes da Silva. “Demostramos que con el cerebro es distinto: si se formó de una manera enriquecida, las alteraciones en el desarrollo generadas durante la infancia se mantienen durante toda la vida”. Esto tiene sentido, pues el cerebro no nace listo. En el caso del órgano humano, que presenta un peso de alrededor de 300 gramos cuando uno nace, recién alcanza su tamaño final de 1,5 kilogramos hacia el final de la adolescencia.

El neurocientífico también detectó rastros de beneficios duraderos de la actividad física en la infancia en los test de epilepsia inducida. En un artículo que se publicó en 2011 en la revista International Journal of Developmental Neuroscience, reveló que un grupo de 14 ratas que siguieron un programa de ejercicios en una cinta durante su infancia y su adolescencia sufrió convulsiones mucho más leves al inoculárseles una sustancia inductora, en comparación con los 14 compañeros que llevaron una vida más perezosa. Este hallazgo encaja en la hipótesis de la reserva neuronal, que postula que la mayor cantidad de células resultante de la formación del cerebro en esas condiciones beneficiosas genera estructuras más complejas y versátiles. Si una parte de las neuronas falla, hay otras que pueden asumir esas funciones y corregir el error.

Exercício_Scan1331NegreirosDe la rata al hombre
El mayor éxito de este trabajo llegó en 2013. Ese año, el artículo de Gomes da Silva fue mencionado en un estudio sueco llevado a cabo por Jenny Nyberg, de la Universidad de Gotemburgo, que revelaba que los ejercicios físicos en la adolescencia dan como resultado una protección contra la epilepsia por el resto de la vida. En este caso, se trataba de una gran población de seres humanos. “Mi estudio con 28 ratas se replicó en un grupo integrado por más de un millón de personas”, dice. El grupo sueco sacó provecho de datos del alistamiento militar entre 1968 y 2015, analizando las fichas médicas de esa población, que en el caso de los mayores, significó un seguimiento de hasta 40 años. Los resultados revelan que una exigua condición física a los 18 años se relacionaba con un riesgo mayor de epilepsia en la adultez, y también que la buena forma aporta un efecto protector duradero contra la muerte prematura, enfermedades cardiovasculares, depresión y diabetes.

Para Nyberg, estos resultados ‒y otros‒ constituyen un indicio convincente de que los ejercicios físicos colaboran en la formación de un cerebro más plástico y robusto, tanto en animales como en los seres humanos. Para ella, la complementariedad entre los estudios con personas y cobayos se ha revelado productiva. “Los mecanismos y procesos fisiológicos son mucho más difíciles de estudiar en los seres humanos”, comenta. “En los animales podemos visualizar el cerebro y observar lo que efectivamente ocurre, y arribar a una comprensión de la razón por la cual la actividad física es positiva para la salud del cerebro”. Su grupo también detectó una correlación entre un mal desempeño físico y cognitivo a los 18 años y la aparición de demencia precoz, según muestra un artículo publicado en 2014 en la revista Brain.

En Brasil, los indicios de la similitud entre los resultados con roedores y lo que ocurre con los humanos surgen del trabajo del educador físico Marlos Domingues, de la Universidad Federal de Pelotas, en el estado de Rio Grande do Sul. Domingues sacó provecho de estudios de seguimiento a largo plazo que efectuó en esa ciudad gaúcha para analizar los efectos de la actividad física durante la gestación sobre el desarrollo neurológico de los fetos.

En el marco de un estudio llevado a cabo con casi cuatro mil bebés nacidos en 2004, el grupo demostró un mejor desempeño entre los hijos de madres activas en test cognitivos efectuados a lo largo del primer año de vida, una diferencia que se observa, sobre todo, entre los niños. En los años siguientes, ese efecto se fue perdiendo gradualmente, según refiere el artículo publicado en 2014 en la revista PLOS ONE. “A partir de esa edad, comienzan a influir otros factores”, explica Domingues. Entre los seres humanos, existe una inmensa gama de factores ambientales que pueden afectar el desarrollo cognitivo, tales como las interacciones sociales y el acceso a la lectura. Por eso, el investigador sostiene que el nivel escolar de la madre influye en el CI [coeficiente intelectual] de los hijos, además de asociarse con la práctica deportiva, según su experiencia. Esta dificultad para desmenuzar los factores en los humanos evidencia la importancia de los estudios con roedores. “Entre las ratas no hay diferencias de escolaridad”, bromea.

Con todo, el investigador gaúcho no descarta efectos a largo plazo. “Dentro de 30 años podría haber una diferencia”, especula, en consonancia con lo que Gomes da Silva ha observado en los ratones adultos. Si bien los investigadores de Pelotas monitorean a la población de ese municipio gaúcho desde los años 1980, recién en 2004 indagaron a las madres sobre la práctica de actividad física durante el embarazo. De cualquier modo, fue un análisis bastante superficial, basado en un cuestionario que respondieron después de haber dado a luz. “En 2015 recabamos información más calificada, con mediciones con acelerómetros en cintas de ejercitación durante la gestación”, comenta. Recién dentro de algunos años podremos saber si de ese modo se detectarán mayores señales de los beneficios de dicha práctica de ejercicios.

Ratas ejercitadas (a la derecha) forman más conexiones neuronales en el giro dentado, un sector del hipocampo ligado a ciertas memorias, tales como la exploración de ambientes

Sérgio Gomes da Silva/ Albert Einstein Ratas ejercitadas (a la derecha) forman más conexiones neuronales en el giro dentado, un sector del hipocampo ligado a ciertas memorias, tales como la exploración de ambientesSérgio Gomes da Silva/ Albert Einstein

Distinción de género
La diferencia entre niños y niñas que sugiere el estudio de Pelotas también se detectó en el estudio que condujo Irene Esteban-Cornejo, de la Universidad de Madrid, en España, que evaluó a casi dos mil niños de entre 6 y 18 años de edad. Los resultados, que se publicaron este año en la revista The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine, revelan que las madres físicamente activas tienen hijos a los que les va mejor en la escuela de acuerdo con varios índices de desempeño, incluso en lenguaje y matemática, aunque los propios niños no imiten el patrón de actividad de sus madres. El efecto demostró ser mejor si el ejercicio era una práctica anterior al embarazo y se mantiene durante su transcurso: no basta con inscribirse en un gimnasio cuando el test da positivo. Entre las niñas, no parece surtir el mismo efecto. Aún no se conoce exactamente la razón, pero la explicación más aceptada sería que ellas ya disponen de un cerebro más capacitado en términos de células y conexiones, y por eso los beneficios ambientales tienen poco que aportar.

Sérgio Gomes da Silva advierte acerca de la importancia del conocimiento que se elabora a partir de estos estudios en cuanto a la orientación de las prácticas escolares. “Las escuelas brasileñas están obligadas por ley a ofrecer actividad física durante dos horas semanales”, dice, “pero la Organización Mundial de la Salud recomienda una hora diaria para los adolescentes, que puede dividirse en dos sesiones”. Es probable que el equilibrio entre ejercicio y lectura deba revisarse en las escuelas y en las familias, si el objetivo es un buen aprendizaje y el futuro éxito profesional.

Proyectos
1.
Ejercicios físicos y desarrollo cerebral prenatal: un estudio con crías de ratas sometidas a ejercicios físicos durante la gestación (nº 2010/11353-3); Modalidad Beca en el País – Regular – Posdoctorado; Investigador responsable Ricardo Mario Arida (EPM-Unifesp); Beneficiario Sérgio Gomes da Silva; Inversión R$ 226.782,32
2. Estudio de la plasticidad cerebral inducida por el ejercicio físico (nº 2009/06953-4); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Ricardo Mario Arida (EPM-Unifesp); Inversión R$ 324.748,94

Artículos científicos
GOMES DA SILVA, S. et al. Maternal exercise during pregnancy increases BDNF levels and cell numbers in the hippocampal formation but not in the cerebral cortex of adult rat offspring. PLOS ONE. v. 11, n. 1. 15 ene. 2016.
GOMES DA SILVA, S. et al. Early exercise promotes positive hippocampal plasticity and improves spatial memory in the adult life of rats. Hippocampus. v. 22, n. 2, p. 347-58. feb. 2012.
GOMES DA SILVA, S. et al. Early physical exercise and seizure susceptibility later in life. International Journal of Developmental Neuroscience. v. 29, n. 8, p. 861-65. dic. 2011.
NYBERG, J. et al. Cardiovascular fitness and later risk of epilepsy – A Swedish population-based cohort study. Neurology. v. 81, n. 12, p. 1051-7. 17 sep. 2013.
DOMINGUES, M. R. et al. Physical activity during pregnancy and offspring neurodevelopment and IQ in the first 4 years of life. PLOS ONE. v. 9, n. 10. 28 oct. 2014.
ESTEBAN-CORNEJO, I. et al. Maternal physical activity before and during the prenatal period and the offspring’s academic performance in youth. The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine. v. 29, n. 9, p. 1414-20. may. 2016.

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