Le renforcement des voies neuronales les plus utilisées – du comportement, de la cognition ou de l'émotion –
est un phénomène qui accompagne l'individu depuis avant la naissance jusqu'à son lit de mort
Nous savons tous qu'en vieillissant, notre cerveau perd des neurones et des synapses - les mécanismes de communication entre eux –. Jusqu'à il y a quelques années, on croyait que les adultes ne pouvaient pas développer de nouveaux neurones ; cependant, on sait maintenant que c'est possible. Le processus de production de nouveaux neurones chez l'adulte s'appelle la neurogenèse.
La neurogenèse
Selon des neurologues qui travaillent sur l'étude de la neurogenèse, de nouveaux neurones se forment exclusivement dans certaines zones du cerveau : dans le bulbe olfactif et dans l'hippocampe, une région cérébrale clé pour l'apprentissage qui est aussi impliquée dans la mémoire, l'humeur, l'état d’esprit et les émotions. De même, tout semble indiquer que les nouveaux neurones de l'hippocampe sont essentiels à l'apprentissage temporaire de la réalisation de tâches complexes.
L'exercice semble être autant une activité cognitive que physique
Pendant des décennies, on pensait que le cerveau mature était incapable de développer de nouveaux neurones. Une fois qu'un individu atteint l'âge adulte, le cerveau commence à perdre des neurones au lieu d'en gagner. Celui-ci a été compris comme une entité statique et immuable qui a simplement dégénéré avec l'âge ou en raison de lésions cérébrales.
Après quatre-vingts jours, leurs cerveaux ont été analysés et il a été constaté que le cortex cérébral avait changé dans le groupe à environnement enrichi. Dans ceux-ci, le cortex cérébral était plus étendu, du fait de la croissance des épines dendritiques des neurones, on observait une angiogenèse – un plus grand nombre de vaisseaux sanguins –, le niveau du neurotransmetteur acétylcholine était augmenté, ainsi que celui du facteur neurotrophique dérivé du cerveau, connu sous son acronyme en anglais BDNF, une protéine qui s'exprime notamment dans le cortex cérébral et l'hippocampe, domaines essentiels pour des processus tels que l'apprentissage et la mémoire.
Lorsque des chercheurs du Salk Institute for Biological Studies de La Jolla, en Californie, dans une expérience particulièrement surprenante avec des souris, ont découvert que le simple fait de courir sur un tapis roulant entraînait la naissance de nouveaux neurones dans l'hippocampe, une structure cérébrale associée à la mémoire. Ils ont noté que ce processus semblait être lié à la production de la protéine appelée facteur neurotrophique (BDNF).
Le BDNF est produit dans tout le corps et dans le cerveau, favorisant à la fois la croissance et la survie des neurones naissants.
Il a été démontré que la neurogenèse induite par l'exercice était associée à de meilleures performances sur les tâches liées à la mémoire chez les rongeurs. Les résultats de ces études sont surprenants car l'atrophie de l'hippocampe est largement associée à des troubles de la mémoire au cours du vieillissement humain en bonne santé et survient davantage chez les personnes atteintes de maladies neuro-dégénératives telles que la maladie d'Alzheimer. Les découvertes sur les rongeurs ont fourni un premier aperçu de la façon dont l'exercice pourrait contrecarrer ce déclin.
Des chercheurs de l'Université de l'Iowa ont découvert que l'activité physique stimule l'angiogenèse ; c'est-à-dire la formation de vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants. Comme le cerveau consomme beaucoup d'oxygène, le fait qu'il ait plus de vaisseaux sanguins et un plus grand débit sanguin ne peut qu'être bénéfique et améliorer les fonctions cognitives.
Il a été constaté que l'activité physique augmente non seulement le flux sanguin pendant l'exercice, mais que cet effet se maintient tout au long de la journée. Dans différentes expériences, il a été constaté que lorsque les personnes qui menaient une vie sédentaire commençaient à faire de l'exercice, le flux sanguin vers le cerveau augmentait rapidement, lequel se maintenait même lorsqu'elles se reposaient.
Dans une expérience menée auprès d'adultes âgés au Royaume-Uni et publiée en 2019 dans la revue Brain Imaging and Behavior, il a été démontré que les personnes qui passaient plus de temps à pratiquer une activité physique de modérée à vigoureuse avaient des volumes plus importants de leurs hippocampes respectifs. Des liens clairs ont également été trouvés entre l'exercice aérobie et les avantages pour d'autres parties du cerveau, y compris l'expansion du cortex préfrontal. L'augmentation dans cette région a été liée à des fonctions cognitives exécutives plus aiguës, où les aspects de planification, de prise de décision et de multitâche sont inclus, des compétences similaires à la mémoire avec une tendance à diminuer avec le vieillissement progressif, encore plus dégradées dans l'implantation complète de la maladie d'Alzheimer.
Mais la recherche a soulevé une question clé : pourquoi l'exercice affecte-t-il le cerveau ? L'activité physique améliore la fonction de nombreux systèmes d'organes dans le corps, mais les effets sont généralement liés à de meilleures performances sportives. Par exemple, lorsque vous marchez ou courez, vos muscles demandent plus d'oxygène et, avec le temps, votre système cardiovasculaire réagit en augmentant la taille de votre cœur et en construisant de nouveaux vaisseaux sanguins. Les changements cardiovasculaires sont principalement une réponse aux défis physiques de l'exercice, ce qui peut améliorer l'endurance.
Raison anthropologique sur les bienfaits de l'exercice sur le cerveau
Selon David Raichlen, anthropologue et professeur dans le domaine de la biologie humaine et évolutive à l'Université de Californie du Sud, il existe une relation évolutive entre le cerveau et le corps il y a des millions d'années, lorsque les hominidés ont développé une série d'adaptations anatomiques et comportementales qui nous distinguent des autres primates. Deux de ces changements évolutifs en particulier lient l'exercice à la fonction cérébrale d'une manière que les gens peuvent utiliser aujourd'hui.
Deuxièmement, les modes de vie des hominidés ont changé pour intégrer des niveaux plus élevés d'activité aérobie. Il y a environ deux millions d'années, alors que les habitats s'asséchaient par temps froid, au moins un groupe d'anciens humains a commencé à se nourrir d'une nouvelle manière, chassant les animaux et cueillant des aliments végétaux.
La chasse et la cueillette ont dominé les stratégies de subsistance humaines pendant près de deux millions d'années jusqu'à l'avènement de l'agriculture et de l'élevage il y a environ 10.000 ans. Des demandes accrues sur le cerveau ont accompagné ce passage à une routine plus active physiquement. Lorsqu'ils recherchent de la nourriture au loin, les chasseurs-cueilleurs doivent inspecter leur environnement pour s'assurer qu'ils savent où ils se trouvent. Ce type de navigation spatiale repose sur l'hippocampe, la même région du cerveau qui bénéficie de l'exercice et qui a tendance à s'atrophier avec l'âge. De plus, ils doivent scanner le paysage à la recherche de signes de nourriture, en utilisant les informations sensorielles de leurs systèmes visuels et auditifs. Ils doivent se rappeler où ils ont été auparavant et quand certains types de nourriture étaient disponibles.
Cette perspective évolutive des neurosciences sur l'exercice et le cerveau a de profondes implications pour les humains d'aujourd'hui. Dans notre société moderne, nous n'avons pas besoin de nous engager dans des activités physiques aérobies pour trouver de la nourriture pour survivre. L'atrophie cérébrale et les déclins cognitifs concomitants qui surviennent fréquemment au cours du vieillissement peuvent être en partie liés à nos habitudes sédentaires.
Neurogenèse et exercice physique
Depuis les études pionnières sur la neuro-plasticité, de multiples preuves scientifiques ont montré comment des facteurs tels que l'alimentation, la diversité de l'activité cognitive, l'environnement social, la nouveauté et l'exercice physique sont des éléments qui favorisent incontestablement ce phénomène.
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| L'exercice physique régulier peut contribuer à la neurogenèse |
Au fil des ans, la neurogenèse diminue progressivement, mais le processus ne s'arrête pas même à un âge avancé. Les facteurs neurotrophiques aident à stimuler et à contrôler ce processus, le BDNF étant le plus important.
Entre 700 et 1.500 nouveaux neurones sont produits par jour. C'est particulièrement vrai pour le gyrus denté de l'hippocampe, même s'il existe d'autres régions cérébrales qui produisent également de nouvelles cellules cérébrales.
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| L'exercice parvient à accélérer la maturation des cellules souches en cellules adultes pleinement fonctionnelles |
En plus de produire du BDNF, l'exercice aérobie peut aider à augmenter la production hépatique d'une enzyme (Gpld1), qui peut également aider à la neurogenèse.
Nous savons que l'exercice accélère la maturation des cellules souches en cellules adultes pleinement fonctionnelles et favorise le principal mécanisme cellulaire existant pour l'apprentissage et la mémoire, appelé apprentissage à long terme. Tous ces éléments sont essentiels pour favoriser l'apprentissage et la mémoire.
Que se passe-t-il dans notre cerveau lorsque nous faisons de l'exercice
Pendant l'activité physique, il y a une contraction des muscles impliqués. Cette contraction génère une libération de substances dites messagères dans le sang, qui le parcourent et agissent sur différents organes, dont le cerveau. Ces substances atteignent le cerveau et induisent des processus, l’un d’eux est la libération de neurotransmetteurs, dont la fonction est de transférer des informations d'un neurone à un autre.
Parmi ces neurotransmetteurs libérés figurent la dopamine, la sérotonine et la noradrénaline, chacune étant impliquée dans un processus spécifique. La dopamine, par exemple, aide à réguler les processus de stress et de récompense ; c'est-à-dire qu'il influence la façon dont nous répondons aux stimuli que nous considérons positifs, comme la nourriture, le sommeil ou le sexe.
Ces bénéfices sont maintenus après une activité physique. Les endorphines sont libérées pendant l'exercice qui ont des effets positifs même pendant des heures après. Les effets sont produits au niveau cellulaire et moléculaire du système nerveux central, permettant des communications plus efficaces et plus rapides entre les différentes zones du cerveau.
Trois protéines sont libérées pendant l'exercice
* VGEF, qui provoque la naissance de nouveaux capillaires qui facilitent l'arrivée du sang au cerveau.
* IGF1, qui aide à réparer le tissu nerveux, à avoir plus de connexions dans le cerveau et donc à mieux fonctionner.
L'exercice stimule la neurogenèse, qui, en termes simples, est la génération de nouveaux neurones, principalement dans l'hippocampe, la zone du cerveau associée à l'apprentissage et à la mémoire.
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Qu'arrive-t-il au cerveau lorsque vous ne faites pas d'activité physique ?
Une recherche de la Boston University School of Medicine, publiée dans l'American Academy of Neurology en avril 2016, a étudié la relation entre la forme physique et la taille du cerveau.
Le travail a été effectué sur 1.583 personnes de 40 ans qui n'avaient aucune maladie. Les participants ont été testés sur un tapis roulant, répétés deux décennies plus tard, puis leur cerveau a été scanné.
De plus, parmi les personnes ayant de faibles performances, deux groupes ont été trouvés. Ceux qui n'avaient pas de problèmes cardiaques, et qui n'utilisaient donc pas de médicaments contre l'hypertension, avaient l'équivalent d'un an de vieillissement cérébral accéléré. En revanche, ceux qui souffraient d'une maladie cardiaque ou prenaient des médicaments avaient l'équivalent de deux ans de vieillissement cérébral accéléré.
La capacité d'exercice de chaque personne a été mesurée par le temps passé sur le tapis roulant avant que sa fréquence cardiaque n'atteigne un certain niveau. Les chercheurs ont mesuré la fréquence cardiaque et la pression artérielle à différents stades pour obtenir une bonne image du niveau de forme physique de chaque participant.
Les scientifiques ont trouvé une corrélation directe entre le fait d'être hors de forme et le volume du cerveau des décennies plus tard. Ils ont pu voir comment cela produisait un vieillissement accéléré du cerveau.
Ils ont en outre découvert qu'être en forme à l'âge moyen peut être particulièrement important pour des millions de personnes dans le monde, qui présentent déjà des signes de maladie cardiaque.
Les personnes ayant une mauvaise condition physique générale ont une pression artérielle et une fréquence cardiaque plus élevées à de faibles niveaux d'exercice, par rapport aux personnes qui font de l'exercice plus souvent.
Les auteurs concluent que leur étude ne prouve pas directement que l'exercice entraîne une perte de volume cérébral. Cela prouve seulement l'existence d'une association.
Débit sanguin hippocampique et cérébral après arrêt de l'exercice chez les sportifs
Selon des chercheurs du Département de kinésiologie de l'Université du Maryland, dans une étude publiée dans Frontiers in Aging Neuroscience en août 2016, les effets de l'exercice physique ne durent pas éternellement. Titre original : Hippocampal and Cerebral Blood Flow after Exercise Cessation in Master Athletes.
L'étude a été menée auprès d'athlètes ayant passé au moins les 15 dernières années de leur vie à s'entraîner en moyenne 4 heures par semaine. Les résultats ont été surprenants.
Le lobe pariétal inférieur, qui nous permet de détecter les émotions en regardant les visages des gens et nous aide à interpréter les informations des sens, est également une autre zone touchée. De plus, le gyrus fusiforme était touché, lié à la reconnaissance des mots et des visages, ainsi que l'hippocampe, qui était la zone la plus compromise. L'hippocampe joue un rôle fondamental dans la mémoire et il est l'une des structures les plus touchées dans les démences.
Les neuroscientifiques disent que s'ils voyaient ces changements en seulement 10 jours d'inactivité, une période plus longue serait désastreuse. Par conséquent, il n'est pas surprenant qu'un mode de vie sédentaire ait été associé à un risque accru de maladies neuro-dégénératives.
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L'exercice aérobie stimule la fonction cérébrale
Qu'est-ce que l'aérobie ?
Quelles sont les activités d'aérobie ? Pratiquement toutes les activités que vous faites peuvent être de l'aérobie. Marcher, courir, faire de la bicyclette, nager, danser, patiner, sauter à la corde, et autres activités sont de l'aérobie si vous pouvez maintenir l'activité confortablement pour plus de quelques minutes. “Maintenir” est le mot clé à retenir en ce qui concerne les exercices d'aérobie. Une règle à retenir lorsque vous faites des exercices d'aérobie est que vous vous sentiez “réchauffé et sensiblement hors de souffle” lorsque vous les faites.
Le cerveau est plastique : il est possible de créer différentes connexions et même dans certaines régions, comme l'hippocampe, de nouveaux neurones peuvent naître.
On savait que faire du sport était un moyen de prendre soin de son corps et de réduire le stress grâce à l'activation de la dopamine, de la sérotonine et de la noradrénaline. Des recherches plus récentes montrent que l'exercice physique améliore également la sécrétion du facteur neurotrophique cérébral – qui influence positivement la mémoire et un état d'esprit plus positif – et permet la naissance de nouveaux neurones dans notre hippocampe.
Bien sûr, ces nouvelles cellules nerveuses permettent également de créer de nouvelles connexions neuronales, ce qui signifie apprendre de nouvelles choses. En fait, on a vu que l'exercice aérobie améliore la formation des cellules gliales, qui remplissent une fonction de soutien pour les neurones et sont impliquées dans le traitement cérébral de l'information. Tout cela se produit principalement parce qu'il augmente le flux sanguin vers le cerveau.
Cependant, il n'est pas clair quel type d'exercice aérobie fonctionne le mieux, et combien de temps et quelle intensité est suffisant. Il existe des données qui suggèrent entre 120 et 150 minutes recommandées d'exercice d'intensité modérée par semaine.
Les recherches dans ce domaine suggèrent que 150 minutes d'exercice aérobie par semaine suffiraient pour rester en forme et prendre soin de notre santé.
Nonobstant, tout exercice physique qui accélère notre rythme cardiaque, comme l'utilisation d'un tapis roulant, le vélo ou la marche rapide, est idéal. Le cerveau en mouvement apprend plus vite.
Cependant, ce n'est pas une bonne idée de condenser l'exercice en une seule journée, l'idéal serait d'y consacrer au moins une demi-heure trois jours par semaine. En fait, si l'objectif est d'obtenir des changements significatifs au niveau du cerveau, il est essentiel d'être constant.
Cinq avantages de l'exercice en amenant le cerveau au maximum de ses capacités
* De nouveaux neurones qui pourraient réparer les lésions cérébrales.
* Un antidote à la dépression et à l'anxiété.
* Moins de risque d'Alzheimer.
* Augmentation de l'espérance de vie.
Comment garder le cerveau jeune ?
Dans la cognition, la capacité d'apprentissage et la mémoire
Parallèlement à la perte neuronale qui accompagne le vieillissement, l'effet des antiolytiques, de la marijuana, des antidépresseurs et d'autres médicaments, des toxines de l'air, de la nourriture et de l'environnement, du stress et de nombreuses autres situations consomment progressivement la marge que notre cerveau nous laisse pour rester dans cette fourchette de bien-être et santé que nous recherchons dans nos vies.
Or, il a été démontré récemment que ces altérations sont réversibles : les techniques visant à soulager le stress – respiration, relaxation, méditation…– agissent à ce niveau, améliorant son fonctionnement.
Le poids de l'âge sur la santé neuronale
Savoir que la démence est une maladie chronique a un côté positif : cela nous permet d'influencer son évolution par des changements de mode de vie.
Un processus d'adaptation constant
Le renforcement des voies neuronales les plus utilisées – du comportement, de la cognition ou de l'émotion – est un phénomène qui accompagne l'individu depuis avant la naissance jusqu'à son lit de mort.
L'une des expériences qui modifie le plus la structure de notre cerveau consiste à concentrer délibérément notre attention sur ce que nous vivons.
La pleine conscience. L'exercice continu de pleine conscience, induire un état de calme ancré dans le cœur ou faire des exercices de conscience corporelle sont des moyens de cibler une zone précise du cerveau, en orientant à volonté le centre d'attention.
L'exercice aérobie, une nouvelle activité ou un voyage, ou l'excitation d'un nouveau défi augmentent également la neuro-plasticité.
Faites un plan pour prendre soin de votre cerveau
Une approche intégrative de la prévention et du traitement du déclin de la fonction cognitive chez les personnes devrait accorder une attention particulière à : la nutrition, y compris peut-être la prise de certains suppléments ; l'exercice physique et cognitif, ainsi que la réduction du stress, avec des changements dans les habitudes quotidiennes et l'utilisation de techniques qui réduisent le cortisol et améliorent la fonction cognitive.
Le régime alimentaire occidental, comme on le sait, est très riche en matières grasses et riche en calories. Cet apport calorique élevé favorise les dommages oxydatifs et les maladies neurologiques, comme la démence.
Ainsi, si nous voulons prévenir les effets négatifs, nous devons réduire les graisses à 15-20% de l'alimentation et limiter l'apport calorique.
C'est aussi une bonne idée de prendre un supplément d'oméga 3, un excellent allié pour la santé cognitive et cérébrale. Ces deux initiatives ont été démontrées dans des études scientifiques comme ayant un effet positif sur l'espérance de vie et les niveaux cognitifs et de bien-être.
L'exercice physique et les mouvements corporels génèrent une augmentation du flux sanguin cérébral et l'activation de certains gènes qui aident à prendre soin de la santé du cerveau. Lorsque les muscles bougent lors de la marche ou de tout type d'activité physique, comme le vélo ou la natation, ils commencent à synthétiser une série de protéines qui, par le sang, atteignent le cerveau. Là, ils augmentent la création de nouvelles connexions synaptiques, notamment dans l'hippocampe, nécessaires à l'apprentissage et à la mémoire.
La stimulation cognitive – toute activité qui éveille l'intérêt de notre appareil cognitif, comme l'analyse de l'actualité du jour, les mots croisés, les échecs, la musique, l'art…– est l'équivalent d'un exercice physique, mais sur le plan mental. Elle améliore les connexions entre les neurones et joue un rôle prépondérant dans la promotion de la plasticité neuronale du système nerveux, permettant un bon niveau de qualité de vie.
Les exercices de respiration, les techniques de relaxation et la méditation sont des techniques utiles pour se débarrasser du stress redouté, réduire le taux de cortisol dans le sang et limiter la perte neuronale, en particulier au cours du processus de vieillissement, une étape dans laquelle la vulnérabilité au stress augmente et, par conséquent, la lésion de l'hippocampe produite par cette hormone.
Les liens évolutifs entre l'activité physique et la santé mentale augmentent en période de coronavirus, lorsque
les restrictions de sortie augmentent et que la dépression et la peur augmentent lorsque nous restons enfermés.
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