Novas pistas revelam como o exercício pode manter o cérebro saudável

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

Por CONNIE CHANG
Publicado 6/10/2022, 15:06
Uma mulher de 83 anos pratica ioga

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. Ainda assim, de alguma forma, há algo sobre o exercício que pode ser benéfico em todos estes contextos”, diz Saul Villeda, neurocientista da Universidade da Califórnia, em São Francisco.

Fotografia por Fritz Hoffman, Nat Geo Image Collection

Durante os estudos de pós-graduação na Universidade de Chicago, Constanza Cortes Rodriguez lembra-se de estar completamente exausta. “Nada funcionava no laboratório e eu estava muito stressada”, diz Constanza Rodriguez. Foi nesse momento que Constanza se juntou à Associação de Danças de Salão e Latinas da universidade e se apaixonou pela salsa e bachata. Constanza rapidamente deu por si a praticar nove ou mais horas por semana, executando movimentos na perfeição em cima de saltos de oito centímetros.

Uma aula matinal de exercícios em Macau. Os estudos de imagiologia confirmam que o volume do hipocampo – uma região do cérebro importante na aprendizagem e memória – é maior nos indivíduos que são mais aeróbicos em comparação com os seus pares sedentários.

Fotografia por Jonathan Mehring, Nat Geo Image Collection
Esquerda: Superior:

Os exercícios de força são essenciais para manter a independência e tornar as atividades do quotidiano – levantar uma cadeira, subir escadas e carregar sacos das compras – mais fáceis.

Direita: Inferior:

Esqueça o ioga da cabra, fazer um cão descendente com o nosso cão é a nova tendência.

O local onde faz exercício é irrelevante, o importante é mexer-se. Nesta imagem, uma equipa num escritório em São Francisco faz uma “pausa de prancha” durante a tarde para ganhar energias.

Fotografia por Laura K. Morton, Nat Geo Image Collection

A natação é a quarta atividade desportiva mais popular nos Estados Unidos e uma ótima forma de praticar atividade física aeróbica regularmente.

A dança desviou horas do seu trabalho de investigação, mas Constanza Cortes Rodriguez, que agora é neurobiologista da Universidade do Alabama, rapidamente percebeu que esta atividade a estava a tornar numa cientista melhor. “O tempo que passei no laboratório foi muito mais eficiente; conseguia sentir que estava a pensar de maneira diferente e a lembrar-me melhor das coisas.”

A experiência de Constanza espelha uma tendência emergente na nossa compreensão sobre a saúde cognitiva – as moléculas produzidas pelo movimento dos músculos podem influenciar a estrutura e a saúde do cérebro. Os cientistas acreditavam que o cérebro controlava o corpo e, apesar de o corpo transmitir sinais de sensação de regresso, o cérebro estava isolado no comando. Mas as investigações feitas nos últimos anos viraram esta noção do avesso.

Raparigas jogam vólei durante a celebração anual do Dia de Imamat no Paquistão. A pesquisa mostra que os músculos produzem moléculas que promovem a saúde dos neurónios e o crescimento de novas ligações e redes no cérebro.

Estudantes participam numa 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 tonificar os músculos, estimular força, resistência e a condição física.

Os dados mostram realmente que o cérebro não é um órgão unidirecional que domina o resto do corpo, diz Christoph Handschin, investigador especializado em músculos e professor de farmacologia na Universidade de Basileia, na Suíça. “Em vez disso, temos uma interação mútua entre estes sistemas.” Esta evidência emergente tem muitas implicações sobre a forma como o exercício pode afetar a saúde cognitiva.

“Ainda estamos na ponta do icebergue, mas é muito entusiasmante saber que agora podemos abordar algumas das ligações epidemiológicas observadas há muito tempo entre atividade e saúde cerebral, doenças neurodegenerativas, depressão e transtornos de humor, que até agora não são de todo compreendidas”, diz Christoph Handschin.

Saul Villeda, neurocientista da Universidade da Califórnia, em São Francisco, que estuda a forma como os fatores no sangue rejuvenescem o cérebro, concorda com as palavras de Christoph Handschin. “O corpo de uma pessoa de 20 anos é inerentemente diferente do corpo de uma pessoa de 70 anos. Ainda assim, de alguma forma, há algo sobre o exercício que pode ser benéfico em todos estes contextos.” A chave, diz Saul Villeda, deve-se ao facto de o impacto do exercício no cérebro ser multifatorial – a atividade física parece aumentar a capacidade do cérebro na regeneração de neurónios, acalmar processos inflamatórios e melhorar a comunicação entre neurónios.

Esquerda: Superior:

Detidos participam numa aula de ioga em instalações correcionais.

Fotografia por Robert Andrew Richter, Nat Geo Image Collection
Direita: Inferior:

Uma idosa passa alguns minutos a exercitar-se em frente à sua casa em Brooklyn, Nova Iorque.

Fotografia por Sarah Blesener, Nat Geo Image Collection

Um homem pedala numa bicicleta estacionária enquanto aprecia a vista. Andar de bicicleta é frequentemente recomendado como um exercício de baixo impacto e envolvente tanto para jovens como idosos. Pedalar ajuda a fortalecer o coração, os vasos sanguíneos e os pulmões.

Esquerda: Superior:

Uma criança joga num tablet, permitindo ao pai fazer exercício.

Direita: Inferior:

O treino de força é um elemento importante na condição física geral, porque ajuda a aumentar a densidade óssea, reduz o risco de osteoporose, protege as articulações de lesões e melhora o equilíbrio.

Fotografia por Karen Masmauski, Nat Geo Image Collection

Um grupo de idosos locais reúne-se no Jardim Botânico de Singapura para fazer exercício. Os investigadores descobriram que as moléculas geradas durante o exercício físico parecem desempenhar um papel na proteção contra a neurodegeneração.

Membros dos The Sun City Squares dançam e rodopiam num clube de dança no Arizona. Constanza Cortes Rodriguez, neurobióloga da Universidade do Alabama, percebeu que dançar a estava a tornar numa cientista melhor. “Eu conseguia sentir que estava a pensar de maneira diferente e a lembrar-me melhor das coisas.”

As pessoas na casa dos 60, 70 e 80 anos já reconhecem que o exercício regular é fundamental para permanecerem mentalmente ativas e independentes, de acordo com o estudo “Second Half of Life” realizado em conjunto pela AARP e a National Geographic. Numa sondagem feita online e via telefone com 2.580 adultos maiores de 18 anos, as pessoas nestas faixas etárias expressaram mais valorização pelo exercício físico em comparação com as pessoas na faixa dos 30, 40 e 50 anos. Os entrevistados também disseram que a saúde do cérebro é consistentemente uma das principais preocupações de pessoas de todas as idades.

Os investigadores estão agora ansiosos para perceber exatamente porquê e como o exercício físico melhora a função cerebral, com o intuito de desenvolver melhores recomendações e tratamentos.

Os benefícios cerebrais de estar em forma

Décadas de investigação relacionam a atividade física numa variedade de contextos a mudanças positivas no cérebro.

A sombra de um corredor esbate nas folhas desfocadas em Aspen, no Colorado. A corrida recreativa, com ou sem um componente competitivo, é muito popular e tem benefícios físicos e psicológicos, incluindo a prevenção da obesidade, pressão alta e diabetes tipo 2. Correr também aumenta a sensação de bem-estar, diminuindo a depressão, raiva, confusão, tensão e fadiga.

Esquerda: Superior:

Jogadores de futebol desfrutam de um exercício de relaxamento durante uma sessão FutbolNet, no Complexo Desportivo Olympafrica Juan Antonio Samaranch.

Direita: Inferior:

Nas crianças, a atividade física está associada a um melhor desempenho cognitivo medido por testes de QI e desempenho académico.

Fotografia por Juan Cristóbal Cobo, Nat Geo Image Collection

Um corredor treina no quintal da sua casa em Iten, no Quénia. Este país de 41 milhões de habitantes domina o mundo da corrida competitiva.

Nas crianças, por exemplo, a atividade física está associada a um melhor desempenho cognitivo medido por testes de QI e desempenho académico. Os estudos epidemiológicos feitos com idosos mostram que o exercício regular reduz o risco de desenvolver Alzheimer. E os estudos de imagiologia confirmam que o volume do hipocampo – uma região do cérebro importante na aprendizagem e memória – é maior nos indivíduos que são mais aeróbicos em comparação com os seus pares sedentários. Os indivíduos com idades entre os 59 e os 81 anos também tiveram um bom desempenho em tarefas de memória espacial.

Para além disso, o exercício físico também ajuda os pacientes cuja função cerebral já começou a falhar; provocando melhorias na aprendizagem, atenção e memória em pessoas com a doença de Alzheimer em estágio inicial, esquizofrenia ou lesões cerebrais. Os psicólogos também já repararam nos benefícios que o exercício físico oferece aos seus pacientes.

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

Apesar das evidências cada vez maiores sobre os benefícios do exercício físico para o cérebro, há uma explicação para os mecanismos em ação que tem escapado aos investigadores. Contudo, conforme os cientistas aprendem mais sobre o que acontece no cérebro à medida que este envelhece, ou quando o cérebro se volta contra si próprio nas doenças neurodegenerativas, começam a surgir algumas teorias interessantes sobre a forma como o exercício afeta este órgão vital.

As pessoas aproveitam os equipamentos ao ar livre na praia de Santa Mónica para desfrutar de atividades mais acrobáticas, enquanto ouvem as ondas a rebentar na praia.

Indícios dos músculos que afetam o cérebro

A compreensão sobre a forma como o exercício gera moléculas que beneficiam diretamente um cérebro em envelhecimento começou há 25 anos com a publicação de dois artigos por Henriette van Praag, na altura pós-doutoranda no Instituto Salk de Estudos Biológicos, na Califórnia. Estes artigos examinavam os cérebros de ratos adultos que passaram tempo numa roda de corrida comparativamente com os que não o fizeram. Estes dados mostraram pela primeira vez em mamíferos que o exercício induziu o nascimento de novos neurónios, ou neurogénese, no cérebro de ratos adultos. Estas mudanças foram acompanhadas por melhorias na memória espacial e na aprendizagem.

Henriette Van Praag, que agora é professora-adjunta no Instituto do Cérebro Stiles-Nicholson da Universidade Atlântica da Flórida, diz que houve algum acaso envolvido na descoberta. Num estudo feito anteriormente, os investigadores tinham observado sinais de que um componente de um ambiente enriquecido – onde os ratos tinham acesso a vários estímulos, como lugares para se esconderem ou brinquedos – gerava novos neurónios. Foi daqui que Henriette partiu para encontrar o fator crítico. “Correr era, na verdade, apenas um dos fatores de controlo no meu estudo”, diz Henriette com um sorriso.

“O trabalho de Henriette Van Praag é fundamental ao vincular a corrida à neurogénese e ao melhoramento da função cerebral – é importante não apenas para a comunidade de neurobiologia, como também abre caminho para os especialistas em exercícios e músculos estudarem a interação entre treino, músculo e cérebro”, diz Christoph Handschin.

Em 2002, Bruce Spiegelman, biólogo celular do Centro do Cancro Dana-Farber e da Escola de Medicina de Harvard, estava a estudar uma proteína chamada PCG1-alfa, que regula o metabolismo do corpo ao ativar e desativar genes. Bruce Spiegelman descobriu que aumentar a quantidade desta proteína nos ratos tornava os seus músculos mais fortes, mais vermelhos e repletos com mais vasos sanguíneos – era como se os animais estivessem a treinar arduamente no ginásio sem nunca terem feito nada.

Na mesma época, os cientistas estavam a começar a perceber que os músculos em movimento produziam hormonas e outras moléculas – chamadas miocinas – que são libertadas na corrente sanguínea e fornecem benefícios a órgãos distantes. Assim, a descoberta da proteína PGC1-alfa levou Bruce Spiegelman a interrogar: “Se esta proteína faz o músculo parecer que foi exercitado, então talvez também leve o músculo a segregar coisas que são produzidas durante o exercício.” Bruce conseguiu depois usar a proteína para o ajudar a encontrar as moléculas responsáveis pelas valiosas mudanças no metabolismo e na função imunitária que o exercício despoleta.

Esta jornada culminou em 2012, quando Bruce Spiegelman e os seus colegas descobriram a irisina, uma miocina libertada por músculos exercitados. Os investigadores descobriram que a irisina transforma a gordura branca em gordura bege. Como a gordura bege queima calorias – ao contrário da gordura branca, que as armazena – Bruce Spiegelman pensou que a irisina poderia ser a chave para a forma como o exercício combate a obesidade e a diabetes.

Mais peças do puzzle começaram a encaixar no ano seguinte, quando Christiane Wrann, na altura investigadora de pós-doutoramento que trabalhava com Bruce Spiegelman, mostrou que o músculo estava a “falar” com o cérebro durante o exercício. Quando as células musculares produzem irisina, aumentam os níveis de outra proteína chamada Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro (BDNF) no hipocampo, uma das primeiras regiões a mudar no cérebro com as doenças neurodegenerativas. Aqui, a proteína BDNF promove a saúde e o crescimento de sinapses e neurónios, ajuda-os a amadurecer e aumenta a plasticidade sináptica.

No ano passado, Christiane Wrann, agora neurocientista do Hospital Geral de Massachusetts e da Escola de Medicina de Harvard, testou o papel da irisina no exercício e na função cognitiva. A sua equipa comparou ratos geneticamente modificados para não terem irisina com ratos de controlo que continuavam a produzir a molécula. Após o exercício, os ratos de controlo tiveram melhor desempenho numa tarefa que dependia da memória espacial e de aprendizagem. Os ratos com deficiência de irisina não mostraram as mesmas melhorias, sugerindo que a irisina é o que promove estas aptidões cognitivas.

Quando a equipa de Christiane Wrann examinou os cérebros dos ratos, observaram que ambos os grupos de ratos produziam neurónios em resposta ao exercício, mas os novos neurónios nos ratos com deficiência de irisina eram anormais, afetando a sua capacidade de formar ligações. Quando o gene para produzir irisina foi adicionado novamente no cérebro dos ratos sem a proteína, os animais tiveram mais facilidade em distinguir entre dois padrões semelhantes, uma aptidão que os humanos acreditam ser útil para localizar um carro num estacionamento, por exemplo.

Exercício e doença neurodegenerativa

A equipa de Christiane Wrann também descobriu que a irisina parece desempenhar um papel na proteção contra a neurodegeneração. Os investigadores criaram ratos que não tinham irisina e apresentavam sintomas semelhantes aos da doença de Alzheimer. Estes ratos duplamente afetados revelaram sintomas mais depressa do que os ratos que tinham apenas a doença de Alzheimer e mostraram melhorias cognitivas quando a produção de irisina foi restaurada.

Christiane suspeita que uma das formas pelas quais a irisina ajuda deve-se ao facto de amortecer a inflamação provocada por disfunções no sistema imunitário do cérebro. Este sistema é composto principalmente por células chamadas microglia e astrócitos, que normalmente estão encarregadas de reduzir a infeção cerebral e limpar os detritos após uma lesão. Porém, conforme os mamíferos envelhecem, estas células podem permanecer ativas após um perigo agudo ter passado e interferir na função neuronal, destruindo primeiro as ligações entre os neurónios e depois matando as próprias células.

Esta atividade provoca a inflamação cerebral crónica que tem sido implicada em muitas doenças neurodegenerativas, incluindo Alzheimer e Parkinson. Mas os ratos de laboratório tratados com irisina tiveram menos inflamação nos seus hipocampos, e as suas micróglias e astrócitos encolheram, sugerindo que a irisina ajudou a conter a resposta imunitária descontrolada.

Resumindo, estes resultados aplicam-se aos humanos? Talvez, de acordo com o trabalho preliminar realizado no laboratório de Christiane Wrann e por outras equipas. A irisina tem uma estrutura molecular idêntica nos ratos e humanos, diz Christiane, sugerindo que desempenha funções semelhantes em ambas as espécies.

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

De uma perspetiva terapêutica, “a irisina é certamente promissora”, diz Christoph Handschin, “sobretudo devido aos dados sobre os seus efeitos no cérebro”. Mas Christoph alerta que a irisina ainda não passou a bateria de testes que traçam o caminho para o desenvolvimento de medicamentos. “Ainda não sabemos se vai resultar em pacientes humanos.”

Depressão, ansiedade e perturbações de humor

Christoph Handschin está pessoalmente interessado nas interações entre músculo, exercício, humor e motivação. Num trabalho ainda por publicar, a sua equipa examinou o efeito que determinadas moléculas produzidas pelo músculo exercitado têm na vontade dos ratos em correr na roda. Os animais que não possuem estes fatores conseguem correr, mas optam por não o fazer – um comportamento atípico para os ratos, que geralmente correm até 10 quilómetros por dia.

“Deve haver algo no músculo que sinaliza o cérebro e, de alguma forma, reduz o impulso de correr só por correr”, diz Christoph Handschin.

O potencial deste campo de investigação para tratamentos de transtornos de humor – particularmente depressão grave – também interessa a Bruce Spiegelman, ao qual Bruce chama de uma das grandes necessidades não correspondidas pela medicina. “A depressão grave é a causa número um de suicídio e é particularmente prevalente nos jovens.” Atualmente, Bruce e os seus colegas estão a avaliar o impacto da irisina em depressão induzida por ansiedade em modelos experimentais com ratos.

E as “conversas” do cérebro durante o exercício físico não se limitam aos músculos. A sua interação com as moléculas – principalmente proteínas – segregadas pelo fígado, gordura e ossos remodela o cérebro para aguçar o nosso pensamento, evitar a depressão e muito mais.

Com candidatos farmacológicos viáveis como a irisina e outros no horizonte, Constanza Rodriguez, da Universidade do Alabama, acredita que “estamos à beira de uma grande era de descobertas que finalmente se irá traduzir clinicamente”.

Mas a explosão de investigações sobre a comunicação músculo-cérebro não oferece só recompensas, também se faz acompanhar por desafios, alerta Karina Alviña, professora assistente de neurociência na Faculdade de Medicina da Universidade da Flórida. As moléculas salientes afetam vários sistemas de várias formas, o que significa que o seu alcance potencial é enorme, e descortinar as suas várias dependências pode ser uma dor de cabeça. Projetar um medicamento que não tenha consequências indesejadas vai ser um grande desafio, diz Karina Alviña.

Ainda assim, Karina Alviña consegue ver esperança na investigação que ela e outros estão a realizar, pois sugere que “o ambiente e as nossas escolhas de estilo de vida podem ter um efeito enorme na maneira como envelhecemos”, diz Karina. Isto significa que está ao nosso alcance envelhecer da forma mais saudável possível e manter uma maior qualidade de vida durante mais tempo.

“Se eu tivesse de aconselhar algo, diria para se manterem ativos, nem que seja a caminhar durante alguns minutos por dia. Se puderem, façam isso.”

 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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