En este momento se me vienen a la memoria recuerdos de mi infancia en un patio del colegio (que no de Sevilla), donde se nos daba rienda suelta para corretear y dar patadas a un balón. Las paredes de ese patio estaban llenas de frases lapidarias, todas en latín, además de un par de porterías pintadas a ambos lados. Una de las frases que mejor recuerdo era una que decía ‘mens sana in corpore sano’. Era imposible no verla cada vez que entrábamos al patio a jugar, pues estaba situada en alto y justo frente a la puerta de entrada. Es obvio decir cuál era, y sigue siendo, el significado de tan ilustre afirmación, hay que cultivar tanto el cuerpo como la mente para estar saludables. Lo que no sabían los que dictaron tan famosa frase es la estrecha relación que existe entre la mente (o su sustrato anatómico, el cerebro) y el cuerpo, para mantener un estado saludable. No voy a comentar aquí cómo el cerebro puede influir sobre el estado de salud corporal, algo de lo que ya se conoce bastante (ver, por ejemplo, Psiconeuroinmunología o la relación entre salud y felicidad; Encuentros en la Biología 63, 2000), sino de hallazgos mucho más sorprendentes y que vienen a demostrar cómo la relación cerebro-cuerpo es recíproca.

Se sabe desde hace tiempo que el ejercicio físico es beneficioso para la salud mental y para las funciones cognitivas en seres humanos, especialmente durante el envejecimiento, aunque el sustrato anatómico de tal relación no era conocido. En este sentido, un estudio prospectivo reciente ha revelado una estrecha asociación entre actividad física y menor riesgo de deterioro mental, enfermedad de Alzheimer y demencias en general.

La experimentación con animales ha comenzado a desvelar datos importantes acerca de cómo el ejercicio físico puede afectar determinadas funciones del cerebro y cuáles son las moléculas que pueden estar implicadas en dichos efectos. Entre estas últimas, los datos disponibles apuntan a los factores neurotróficos como potenciales participantes de los efectos beneficiosos del ejercicio sobre el cerebro. Uno de ellos, el denominado factor neurotrófico derivado del cerebro o BDNF (por ‘brain-derived neurotrophic factor’), aumenta de forma significativa en ciertas regiones del cerebro tras varios días de ejercicio, por lo que parece ser una pieza clave en el proceso.

El BDNF es un factor trófico perteneciente a la clase de las neurotrofinas (de la que también es miembro el conocido ‘nerve growth factor’ o NGF), producido por neuronas y que actúa sobre otras células nerviosas. El BDNF puede ser liberado tanto en las sinapsis como fuera de ellas, e interacciona con receptores de la familia de las tirosín-quinasas a nivel pre y postsináptico. Además de su papel demostrado en la supervivencia y crecimiento de numerosos tipos neuronales (incluidas las neuronas glutamatérgicas excitadoras), el BDNF es un importante mediador de la eficacia sináptica, conectividad neuronal y plasticidad dependiente de actividad.

Aunque inicialmente se pensó que la respuesta al ejercicio mediada por BDNF estaría restringida a los sistemas sensori-motores del cerebro, como por ejemplo el cerebelo, las áreas corticales primarias o los ganglios basales, los estudios llevados a cabo con ratas pusieron de manifiesto un notable incremento en los niveles de BDNF en el hipocampo, una estructura relacionada fundamentalmente con funciones cognitivas superiores más que con actividad motora, además de en otras regiones como la médula espinal, el cerebelo o la corteza cerebral. Los cambios observados en los niveles de expresión de BDNF en el hipocampo se centraron principalmente en neuronas del giro dentado, hilio y CA3.

Es bien conocido que el aprendizaje, una forma de plasticidad cerebral, aumenta la expresión génica de BDNF y que éste, a su vez, facilita el aprendizaje. Es por tanto razonable asumir que aquellos mecanismos, como el ejercicio, que inducen la expresión génica de BDNF pueden aumentar el aprendizaje. Igualmente, se ha relacionado el incremento de la expresion de BDNF en el hipocampo con el aumento de la neurogénesis en el giro dentado de animales adultos.

Este aumento de los niveles de expresión de BDNF en el hipocampo, provocado por el ejercicio, parece estar controlado por diferentes mecanismos, tanto centrales como periféricos. Varios neurotransmisores, como el GABA, la acetilcolina o las monoaminas, podrían estar implicados. Así por ejemplo, se ha visto la activación de un patrón de descargas persistente en el hipocampo de ratas, tras un periodo de ejercicio voluntario (las ratas se alojaban en jaulas donde podían corretear ‘ad libitum’ en una rueda giratoria). Este patrón de descargas, conocido como ritmo theta, es dependiente de las conexiones GABAérgicas y colinérgicas procedentes de neuronas del septum. Las monoaminas, como la noradrenalina y la serotonina, también contribuyen a la regulación génica de BDNF en el hipocampo.

Además de los mecanismos intrínsecos del sistema nervioso central, que juegan un papel clave sobre los cambios en la expresión de BDNF en el hipocampo, se ha propuesto una serie de factores extrínsecos que también pueden contribuir a dichos cambios. Entre estos cabe destacar los corticos-teroides y los estrógenos. En el primer caso, se ha observado que una exposición prolongada a corticoides (las denominadas hormonas del estrés), provoca cambios neuronales, especialmente en el hipocampo. Estos cambios incluyen atrofia dendrítica y reducción de espinas dendríticas y esto tiene como consecuencia un efecto negativo sobre la plasticidad. Los estudios en animales demuestran que los corticosteroides disminuyen la disponibilidad de BDNF en el hipocampo, pero que si se realiza ejercicio con anterioridad al estímulo estresante se puede contrarrestar esta disminución.

En el caso de los estrógenos, por el contrario, es la disminución de esta hormona la que parece tener un efecto negativo sobre la función neuronal, supervivencia neuronal y sinaptogénesis, a la vez que disminuye la disponibilidad de BDNF en el hipocampo. (Se cree que la disminución de los niveles de estrógenos tiene mucho que ver con la decadencia cognitiva y el inicio de demencias de tipo Alzheimer que aparecen con más frecuencia en las mujeres postmenopáusicas, y que la administración de estrógenos puede disminuir o retrasar tales procesos). En las hembras, los beneficios del ejercicio parecen depender de la presencia de estrógenos.

Finalmente, añadir que existen otros factores, además del BDNF, que parecen estar implicados en los efectos beneficiosos del ejercicio sobre el cerebro. Así, se han observado cambios en la expresión de numerosos genes en el hipocampo de rata tras varias semanas de ejercicio. Muchos de estos genes, cuya expresión se ve aumentada por el ejercicio, están implicados en funciones sinápticas y de plasticidad.

Podríamos decir, por tanto, que el ejercicio tiene efectos beneficiosos, no solo para el sistema cardiovascular como ha sido ampliamente documentado, sino también para la salud mental y la función cognitiva en general. Estos efectos se producen mediante la regulación de determinados genes que tienen que ver con fenómenos de plasticidad cerebral, supervivencia neuronal, neurogénesis y resistencia al daño. Estos cambios ocurren principalmente en el hipocampo, una región del sistema nervisoso íntimamente relacionada con los procesos de aprendizaje y memoria.