Novas pistas revelam por que o exercício pode manter o cérebro saudável

Os cientistas estão aprendendo como os músculos em movimento podem melhorar a cognição e proteger contra doenças como Alzheimer, abrindo caminho para novos tratamentos.

Por Connie Chang
Publicado 15 de jun. de 2022 13:01 BRT
Uma mulher de 83 anos pratica ioga. “O corpo de uma pessoa de 20 anos é ...

Uma mulher de 83 anos pratica ioga. “O corpo de uma pessoa de 20 anos é inerentemente diferente do corpo de uma pessoa de 70 anos. E de alguma forma, algo sobre o exercício pode beneficiar em todos esses contextos”, diz Saul Villeda, neurocientista da Universidade da Califórnia, em São Francisco (EUA).

Foto de Fritz Hoffman Nat Geo Image Collection

No meio dos estudos de pós-graduação na Universidade de Chicago, Estados Unidos, Constanza Cortes Rodriguez sentiu-se esgotada. “Nada estava funcionando no laboratório e eu estava muito estressada”, diz Rodriguez. Foi quando ela se juntou à Associação de Dança Latina e de Salão da universidade e se apaixonou pela salsa e pela bachata. Logo se viu praticando nove ou mais horas por semana, executando movimentos com perfeição sobre sapatos saltos de sete centímetros.

A dança desviou horas de sua pesquisa, mas Rodriguez, que agora é neurobióloga pela Universidade do Alabama, nos EUA, rapidamente percebeu que isso fazia dela uma cientista melhor. “O tempo que passei no laboratório foi muito mais eficiente; eu podia me sentir pensando de maneira diferente e lembrando melhor das coisas.”

Sua experiência mostra uma tendência emergente em nossa compreensão da saúde cognitiva: moléculas feitas por músculos em movimento podem influenciar a estrutura e a saúde do cérebro. Os cientistas costumavam pensar que o cérebro controlava o corpo e, enquanto o corpo transmitia sinais de sensação de volta ao cérebro, o cérebro estava isolado e no comando. Mas pesquisas nos últimos anos virou essa noção de cabeça para baixo.

Uma aula de exercícios matinais em Macau, na China. Estudos de imagem confirmaram que o volume do hipocampo — uma região do cérebro importante para o aprendizado e a memória — é maior em indivíduos que são mais aeróbicos em comparação com seus pares sedentários.

Foto de Jonathan Mehring Nat Geo Image Collection
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Os exercícios de força são a chave para se manter independente e tornar as atividades cotidianas — levantar-se de uma cadeira, subir escadas e carregar mantimentos — mais fáceis.

Foto de Hannah Reyes Morales Nat Geo Image Collection
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Esqueça aulas de goat yoga (feita junto com bodes). Fazer a posição do cão descendente com seu cão é a última tendência. 

Foto de Lynn Johnson Nat Geo Image Collection

Não importa onde ou quando você se exercita, contanto que você se mova. Aqui, uma equipe de um escritório em São Francisco faz uma pausa à tarde na prancha para se reenergizar.

Foto de Laura K. Morton Nat Geo Image Collection

A natação é a quarta atividade esportiva mais popular nos Estados Unidos e uma ótima maneira de praticar atividade física aeróbica regular.

Foto de Annie Griffiths Nat Geo Image Collection

Os dados realmente mostram que o cérebro não é esse órgão unidirecional que domina o resto do corpo, diz Christoph Handschin, pesquisador de músculos e professor de farmacologia da Universidade de Basel, na Suíça. “Em vez disso, há uma interação mútua entre esses sistemas.” Essa evidência emergente tem grandes implicações sobre como os exercícios podem afetar a saúde cognitiva.

“Ainda estamos arranhando a superfície, mas é super empolgante que agora possamos abordar algumas das ligações epidemiológicas observadas há muito tempo entre atividade física, saúde cerebral, doenças neurodegenerativas, depressão e transtornos de humor, que até agora não foram compreendidos”, diz Handschin.

Saul Villeda, neurocientista da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, que estuda como fatores no sangue rejuvenescem o cérebro, concorda. “O corpo de uma pessoa de 20 anos é inerentemente diferente do corpo de uma pessoa de 70 anos. E de alguma forma, algo sobre o exercício pode causar benefícios em todos esses contextos.” 

A chave, diz Villeda, é que o impacto do exercício no cérebro é multifatorial: a atividade parece aumentar a capacidade do cérebro de regenerar neurônios, aliviar inflamações e melhorar a comunicação entre neurônios.

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Meninas jogam vôlei durante a celebração anual do Dia de Imamat, no Paquistão. Pesquisas mostram que os músculos produzem moléculas que promovem a saúde dos neurônios e o crescimento de novas conexões e redes no cérebro.

Foto de Matthieu Paley Nat Geo Image Collection

Alunos participam de uma aula de dança no novo campus da Universidade Normal de Yangtze, na China. A dança é um exercício que envolve todo o corpo, bem como a mente e pode melhorar o tônus ​​muscular, força, resistência e condicionamento físico.

Foto de Anastasia Taylor-Lind Nat Geo Image Collection
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Esquerda: Presos assistem a uma aula de ioga em uma instituição correcional. 

Foto de Robert Andrew Richter Nat Geo Image Collection
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Uma mulher idosa passa alguns minutos se exercitando em frente à sua casa no Brooklyn, Nova York.

Foto de Sarah Blesener Nat Geo Image Collection

Pessoas na faixa dos 60, 70 e 80 anos já reconhecem que o exercício regular é fundamental para permanecer mentalmente afiado e independente, de acordo com o estudo Segunda Metade da Vida realizado em conjunto pela Associação Americana de Aposentados (AARP, na sigla em inglês) e National Geographic. Em uma pesquisa on-line e por telefone com 2.580 adultos com 18 anos ou mais, pessoas acima dos 60 relataram uma maior apreciação pelo valor do exercício em comparação com pessoas na faixa dos 30, 40 e 50 anos. Os entrevistados também relataram que a saúde do cérebro é uma das principais preocupações das pessoas de todas as idades.

Os pesquisadores agora estão ansiosos para descobrir exatamente como e por que o exercício melhora a função cerebral, para desenvolver melhores recomendações e tratamentos.

“O objetivo final seria desenvolver uma droga que pudesse imitar os efeitos do exercício no cérebro”, diz Rodriguez. Isso se torna especialmente importante em populações que não podem simplesmente correr em uma esteira, como pessoas com problemas de mobilidade ou fragilidade.

Um homem anda de bicicleta ergométrica enquanto aprecia a vista. Andar de bicicleta é frequentemente recomendado como um exercício de baixo impacto e envolvente para jovens e idosos. A atividade ajuda a fortalecer o coração, os vasos sanguíneos e os pulmões.

Foto de Lynn Johnson Nat Geo Image Collection

Um grupo de idosos locais se reúne no Jardim Botânico de Cingapura para se exercitar. Os pesquisadores descobriram que as moléculas geradas durante o exercício parecem desempenhar um papel na proteção contra a neurodegeneração. 

Foto de Cory Richards Nat Geo Image Collection

Membros do The Sun City Squares, um clube de dança country. Constanza Cortes Rodriguez, uma neurobióloga da Universidade do Alabama, notou que a dança estava fazendo dela uma cientista melhor. "Eu podia me sentir pensando diferente e lembrando melhor das coisas".

Foto de Kendrick Brinson Nat Geo Image Collection

Os benefícios cerebrais em se manter em forma

Décadas de pesquisa relacionam atividade física e exercícios com mudanças positivas no cérebro em uma variedade de contextos.

Em crianças, por exemplo, a atividade física está associada a um melhor desempenho cognitivo medido por testes de QI e desempenho acadêmico. Estudos epidemiológicos em idosos mostram que o exercício regular reduz o risco de desenvolver Alzheimer. E estudos de imagem confirmaram que o volume do hipocampo – uma região do cérebro importante no aprendizado e na memória – é maior em indivíduos que são mais aeróbicos em comparação com seus pares sedentários. Esses indivíduos estudados, com idades entre 59 e 81 anos, também tiveram um bom desempenho em tarefas de memória espacial.

Além disso, o exercício ajuda os pacientes cuja função cerebral já começou a falhar; ele desencadeia melhorias na aprendizagem, atenção e memória em pessoas com doença de Alzheimer em estágio inicial, esquizofrenia ou lesão cerebral. Os psicólogos também notaram os benefícios do exercício para seus pacientes.

“O exercício pode aliviar os sintomas de ansiedade e depressão de maneiras bastante significativas”, diz Juli Fraga, psicóloga de São Francisco, Estados Unidos. “É tão benéfico que os psicoterapeutas costumam prescrever a seus pacientes, e alguns até oferecem terapia de caminhada e conversa.”

A sombra de um corredor contra uma mancha de folhas de Aspen, no Colorado. A corrida recreativa, com ou sem um componente competitivo, é popular e tem benefícios tanto físicos quanto psicológicos. Estes incluem a prevenção da obesidade, da hipertensão arterial e da diabetes tipo 2. A corrida também aumenta a sensação de bem-estar, diminuindo a depressão, raiva, confusão, tensão e fadiga.

Foto de Bill Hatcher Nat Geo Image Collection
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Jogadores desfrutam de um exercício de relaxamento durante uma sessão de FutbolNet no Complexo Esportivo Centro Olympafrica Juan Antonio Samaranch.

Foto de Tino Soriano Nat Geo Image Collection
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Em crianças, a atividade física está associada a um melhor desempenho cognitivo medido por testes de QI e desempenho acadêmico.

Foto de Juan Cristóbal Cobo Nat Geo Image Collection

Um corredor de rua treina no quintal de sua casa em Iten, no Quênia. Este país de 41 milhões de habitantes domina o mundo em corridas competitivas.

Foto de Nichole Sobecki Nat Geo Image Collection

Apesar da crescente evidência dos benefícios de exercícios para o cérebro, pesquisadores ainda não conseguem explicar os mecanismos por trás disso. Mas à medida que os cientistas aprendem mais sobre o que acontece com o cérebro durante o envelhecimento, ou quando o cérebro se volta contra si mesmo por conta de doenças neurodegenerativas, algumas teorias interessantes sobre como o exercício afeta esse órgão vital estão surgindo.

As primeiras pistas sobre os músculos que afetam o cérebro

A compreensão de como o exercício gera moléculas que beneficiam diretamente o cérebro envelhecido começou há 25 anos, com a publicação dois artigos de Henriette van Praag, pós-doutoranda no Instituto Salk para Estudos Biológicos, na Califórnia. Esses artigos examinaram os cérebros de camundongos adultos que passaram algum tempo em uma roda de corrida contra os de animais que não o fizeram. Os dados mostraram, pela primeira vez em mamíferos, que o exercício induziu o nascimento de novos neurônios, ou neurogênese, no cérebro de camundongos adultos. Essas mudanças foram acompanhadas por melhorias na memória espacial e no aprendizado.

Van Praag, que agora é professora associada do Instituto do Cérebro Stiles-Nicholson da Universidade Atlântica da Flórida, diz que houve algum acaso na descoberta. Em um estudo anterior, os pesquisadores viram sinais de que algum componente de um ambiente enriquecido – onde os camundongos tinham acesso a vários estímulos, como lugares para se esconder ou brinquedos – gerava novos neurônios. Então, ela partiu para encontrar o fator crítico. “Correr era, na verdade, apenas um dos controles no meu estudo”, ri a professora.

“O trabalho de Van Praag é pioneiro ao vincular a corrida à neurogênese e à função cerebral aprimorada – importante não apenas para a comunidade de neurobiologia, mas também ao abrir caminho para pesquisadores de exercícios e músculos estudarem a interação entre treinamento, músculo e cérebro”, diz o pesquisador Christoph Handschin.

Em 2002, Bruce Spiegelman, biólogo celular do Instituto do Câncer Dana-Farber da Faculdade de Medicina de Harvard, nos EUA, estava estudando uma proteína chamada PCG1-alfa, que regula o metabolismo do corpo ligando e desligando genes. Ele descobriu que aumentar a quantidade dessa proteína em camundongos tornava seus músculos mais fortes, mais vermelhos e repletos de novos vasos sanguíneos – era como se os animais estivessem treinando duro na academia sem nunca pisar em uma esteira.

Por volta dessa época, os cientistas começaram a perceber que os músculos em movimento produziam hormônios e outras moléculas – chamadas mioquinas – que são liberadas na corrente sanguínea e fornecem benefícios a órgãos distantes. Assim, a descoberta do PGC1-alfa levou Spiegelman a se perguntar: se essa proteína faz o músculo parecer que foi exercitado, então “talvez também leve o músculo a secretar coisas que são produzidas durante o exercício”. Ele poderia então usar a proteína para ajudá-lo a encontrar as moléculas responsáveis ​​pelas valiosas mudanças no metabolismo e na função imunológica que o exercício oferece.

As pessoas aproveitam o equipamento ao ar livre na praia de Santa Monica (EUA) para desfrutar de mais atividades acrobáticas enquanto ouvem as ondas quebrando na praia.

Foto de David Guttenfelder Nat Geo Image Collection

A caçada culminou em 2012, quando Spiegelman e seus colegas descobriram a irisina, uma mioquina liberada pelo músculo exercitado. Eles descobriram que a irisina transforma a gordura branca em gordura bege. Como essa segunda queima calorias – ao contrário da branca, que as armazena – Spiegelman pensou que a irisina poderia ser a chave para como o exercício combate a obesidade e o diabetes.

Mais peças do quebra-cabeça se encaixaram no ano seguinte, quando Christiane Wrann, então pesquisadora de pós-doutorado que trabalhava com Spiegelman, mostrou que o músculo estava “falando” com o cérebro durante o exercício. Quando as células musculares produzem irisina, ela aumenta os níveis de outra proteína chamada fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) no hipocampo, uma das primeiras regiões do cérebro que muda em doenças neurodegenerativas. Lá, o BDNF promove a saúde e o crescimento de sinapses e neurônios, ajudando-os a amadurecer e aumentando a plasticidade sináptica.

No ano passado, Wrann, agora neurocientista do Hospital Geral de Massachusetts e da Faculdade de Medicina de Harvard, testou o papel da irisina no exercício e na função cognitiva. Sua equipe comparou camundongos geneticamente modificados para não terem irisina com camundongos de controle que ainda podiam produzir a molécula. Após o exercício, os animais de controle tiveram melhor desempenho em uma tarefa que depende da memória espacial e do aprendizado. Os camundongos com deficiência de irisina não mostraram essa mesma melhora, sugerindo que a irisina é o que promove essas habilidades cognitivas.

Quando a equipe de Wrann examinou os cérebros dos camundongos, eles viram que ambos os grupos de camundongos produziam neurônios em resposta ao exercício, mas os novos neurônios em camundongos com deficiência de irisina eram anormais, afetando sua capacidade de formar conexões. Quando o gene para produzir irisina foi adicionado de volta ao cérebro de camundongos sem a proteína, os camundongos tiveram mais facilidade em distinguir entre dois padrões semelhantes, uma habilidade que os humanos acham útil para localizar um carro em um estacionamento, por exemplo.

Exercício e doenças neurodegenerativas

A equipe de Wrann também descobriu que a irisina parecia desempenhar um papel na proteção contra a neurodegeneração. Os pesquisadores criaram camundongos que não tinham irisina e apresentavam sintomas semelhantes aos da doença de Alzheimer. Esses camundongos duplamente afetados experimentaram sintomas mais rapidamente do que os camundongos que tinham apenas a doença de Alzheimer, e mostraram melhorias cognitivas quando a produção de irisina foi restabelecida.

Wrann suspeita que uma das maneiras de ajudar da irisina é porque a substância amortece a inflamação causada por disfunções no sistema imunológico do cérebro. Este sistema é composto principalmente de células chamadas microglias e astrócitos, que normalmente são encarregados de reduzir a infecção cerebral e limpar os detritos após uma lesão. À medida que os mamíferos envelhecem, porém, essas células podem permanecer ativas após o perigo agudo ter passado e interferir na função neural, primeiro destruindo as conexões entre os neurônios e depois matando as próprias células.

Essa atividade causa inflamação crônica do cérebro que tem sido implicada em muitas doenças neurodegenerativas, incluindo Alzheimer e Parkinson. Mas, os camundongos de laboratório tratados com irisina tiveram menos inflamação em seus hipocampos, e suas micróglias e astrócitos encolheram, sugerindo que a irisina ajudou a conter a resposta imune descontrolada.

Então, esses resultados se aplicam a humanos? Talvez, de acordo com o trabalho preliminar realizado no laboratório de Wrann e por outras equipes. A irisina tem uma estrutura molecular idêntica em camundongos e humanos, diz ela, o que sugere que ela desempenha funções semelhantes em ambas as espécies.

Os resultados têm implicações interessantes para os benefícios neurológicos do exercício, uma vez que estudos mostram níveis elevados de irisina no sangue das pessoas após um treino. Por outro lado, análises post-mortem dos cérebros de pacientes com Alzheimer revelam uma redução de 70% na molécula precursora da irisina em comparação com controles pareados por idade, sugerindo que a irisina pode ser neuroprotetora.

De uma perspectiva terapêutica, “a irisina certamente é promissora”, diz Handschin, “especialmente devido aos dados sobre seu efeito no cérebro”. Mas ele adverte que a substância ainda não passou no desafio dos testes que traçam o caminho para o desenvolvimento de drogas. “Se os benefícios acontecem em pacientes humanos, ainda não se sabe.”

Depressão, ansiedade e transtornos de humor

Handschin está pessoalmente interessado nas interações entre músculo, exercício, humor e motivação. Em um trabalho ainda não publicado, seu grupo examinou o efeito que certas moléculas produzidas pelo músculo exercitado têm na disposição dos camundongos em usar uma roda de corrida. Animais que não possuíam esses fatores eram capazes de correr, mas preferiam não – um comportamento atípico para camundongos, que geralmente correm até 10 km por dia.

“Deve haver algo no músculo que sinaliza de volta ao cérebro e de alguma forma reduz esse impulso de correr por correr”, diz Handschin.

A promessa do campo para tratamentos de transtornos de humor – particularmente depressão grave – também interessa a Spiegelman, que a considera uma das grandes necessidades não atendidas pela medicina. “A depressão grave é a causa número um de suicídio e é especialmente prevalente em jovens”, diz ele. Atualmente, ele e seus colegas estão avaliando o impacto da irisina na depressão induzida pela ansiedade em modelos experimentais com camundongos.

E a conversa do cérebro durante o exercício não se limita aos músculos. As interações do órgão com moléculas – principalmente proteínas – secretadas pelo fígado, gordura e osso, remodelam o cérebro para aguçar o pensamento, evitar a depressão e muito mais.

Com candidatos farmacológicos viáveis ​​como irisina e outros no horizonte, Rodriguez, da Universidade do Alabama, acredita que “estamos à beira de uma grande era de descobertas que finalmente se traduzirá na clínica”.

Mas a explosão de pesquisas sobre essas interações músculo-cérebro oferece recompensas e desafios, adverte Karina Alviña, professora assistente de neurociência na Faculdade de Medicina da Universidade da Flórida. As moléculas resultantes de exercícios afetam vários sistemas de várias maneiras, o que significa que seu alcance potencial é enorme, mas desembaraçar suas várias dependências pode ser uma dor de cabeça. Projetar uma droga que não terá consequências indesejadas será um grande desafio, diz ela.

Ainda assim, Alviña encontra uma medida de esperança na pesquisa que ela e outros estão realizando, pois sugere que “o meio ambiente e nossas escolhas de estilo de vida podem ter um grande efeito na maneira como envelhecemos”, diz Alviña. Isso significa que está ao nosso alcance envelhecer de maneira mais saudável e manter uma qualidade de vida mais alta por mais tempo.

“Então, se eu tivesse que dizer uma coisa, seria: mantenha-se ativo, mesmo que seja caminhando apenas alguns minutos por dia", diz Alviña. "Se puder, faça isso."

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