Bouw je spieren, bouw je hersenen

Het lichaam is ontworpen om te worden geduwd, en wanneer we ons lichaam duwen, duwen we ook onze hersenen. Leren en geheugen evolueerden samen met de motorische functies waarmee onze voorouders voedsel konden opsporen. Wat onze hersenen betreft, als we niet bewegen, is er geen echte noodzaak om iets te leren.

Bij het onderzoeken van oefening en aandachtstekortstoornis (ADHD of ADD), hebben we geleerd dat oefening het leren op drie niveaus verbetert: het optimaliseert je mindset, door verbetering van alertheid, aandachten motivatie. Het bereidt en stimuleert zenuwcellen om aan elkaar te binden, wat de cellulaire basis is voor het leren van nieuwe informatie. En het stimuleert de ontwikkeling van nieuwe zenuwcellen uit stamcellen in de hippocampus, een gebied van de hersenen dat verband houdt met geheugen en leren.

Verschillende progressieve scholen hebben geëxperimenteerd met oefening om erachter te komen of sporten vóór de les het leesvermogen van een kind en haar prestaties bij andere vakken verbetert. Raad eens? Het doet.

We weten nu dat de hersenen flexibel zijn, of plastic, in de taal van neurowetenschappers - meer Play-Doh dan porselein. Het is een aanpasbaar orgaan dat op dezelfde manier kan worden gevormd door invoer als een spier kan worden gevormd door halters op te tillen. Hoe meer je het gebruikt, hoe sterker en flexibeler het wordt.

Het is verre van bedraad, zoals wetenschappers het ooit voor ogen hadden, het ADHD hersenen wordt voortdurend opnieuw bedraad. Ik ben hier om je te leren hoe je je eigen elektricien moet zijn.

[Neem het mee naar buiten! ADHD behandelen met oefening]

Oefening: een medicijn voor je hersenen?

Het draait allemaal om communicatie. Het brein bestaat uit honderd miljard neuronen van verschillende typen die met elkaar chatten via honderden verschillende chemicaliën om onze gedachten en acties te besturen. Elke hersencel kan input ontvangen van honderdduizend anderen voordat hij zijn eigen signaal afvuurt. De kruising tussen celtakken is de synaps, en dit is waar het rubber de weg ontmoet. De manier waarop het werkt is dat een elektrisch signaal het axon, de uitgaande tak, naar beneden schiet bereikt de synaps, waar een neurotransmitter de boodschap overbrengt over de synaptische kloof in chemicaliën het formulier. Aan de andere kant, bij de dendriet of de ontvangende tak, sluit de neurotransmitter zich aan op een receptor - als een sleutel in een slot - en dit opent ionkanalen in het celmembraan om het signaal weer in te veranderen elektriciteit.

Ongeveer 80 procent van de signalering in de hersenen wordt uitgevoerd door twee neurotransmitters die op elkaar zijn afgestemd effect: Glutamaat stimuleert activiteit om de signaalcascade te beginnen, en gamma-aminoboterzuur (GABA) klemt vast op werkzaamheid. Wanneer glutamaat een signaal afgeeft tussen twee neuronen die nog niet eerder zijn gesproken, zorgt de activiteit voor de pomp. Hoe vaker de verbinding wordt geactiveerd, hoe sterker de attractie wordt. Zoals het gezegde luidt, neuronen die samen vuren samen. Dat maakt glutamaat een cruciaal ingrediënt in het leren.

Psychiatrie richt zich meer op een groep neurotransmitters die fungeren als regulatoren - van het signaalproces en van al het andere dat de hersenen doen. Dit zijn serotonine, noradrenaline en dopamine. En hoewel de neuronen die ze produceren slechts één procent van de honderd miljard cellen van de hersenen uitmaken, oefenen deze neurotransmitters een krachtige invloed uit. Ze kunnen een neuron instrueren om meer glutamaat te maken, of ze kunnen het neuron efficiënter maken of de gevoeligheid van zijn receptoren veranderen. Ze kunnen de "ruis" in de hersenen verlagen, of, omgekeerd, die signalen versterken.

Ik vertel mensen dat hardlopen hetzelfde is als een beetje Prozac nemen en een beetje Ritalin omdat, net als de medicijnen, oefening deze neurotransmitters verhoogt. Het is een handige metafoor om het punt duidelijk te maken, maar de diepere verklaring is dat oefening neurotransmitters in evenwicht brengt - samen met de rest van de neurochemicaliën in de hersenen.

[Oefening en slaap: de betere hersentherapieën die uw kind nodig heeft]

Hoe de hersenen herinneringen leren en creëren

Hoe fundamenteel de neurotransmitters ook zijn, er is een andere klasse van hoofdmoleculen die in de afgelopen 15 jaar ons begrip van verbindingen in de hersenen drastisch heeft veranderd. Ik heb het over een familie van eiwitten die 'factoren' worden genoemd, waarvan de meest prominente de neurotrofische factor (BDNF) uit de hersenen is. Terwijl neurotransmitters signalering uitvoeren, bouwen en onderhouden neurotrofines, zoals BDNF, de infrastructuur zelf.

Toen het voor onderzoekers duidelijk werd dat BDNF aanwezig was in de hippocampus, het gebied van de hersenen met betrekking tot geheugen en leren, probeerden ze te testen of het een noodzakelijk ingrediënt was in de werkwijze. Leren vereist het versterken van de affiniteit tussen neuronen door een dynamisch mechanisme dat langdurige potentiëring (LTP) wordt genoemd. Wanneer de hersenen worden opgeroepen om informatie op te nemen, veroorzaakt de vraag natuurlijk activiteit tussen neuronen. Hoe meer activiteit, hoe sterker de attractie wordt, en hoe gemakkelijker het is voor het signaal om te vuren en de verbinding te maken.

Stel dat je een Frans woord leert. De eerste keer dat je het hoort, werpen zenuwcellen voor een nieuw circuit een glutamaatsignaal tussen elkaar. Als je het woord nooit meer oefent, vermindert de aantrekkingskracht tussen de betrokken synapsen, waardoor het signaal wordt verzwakt. Je vergeet.

De ontdekking die geheugenonderzoekers verbaasde - en verdiende Columbia University neurowetenschapper Eric Kandel een deel van de 2000 Nobelprijs - is dat herhaalde activering of oefening ervoor zorgt dat de synapsen zelf zwellen en sterker worden verbindingen. Een neuron is als een boom die, in plaats van bladeren, synapsen heeft langs zijn dendritische takken. Uiteindelijk ontstaan ​​er nieuwe takken, die meer synapsen bieden om de verbindingen verder te verstevigen. Deze veranderingen worden synaptische plasticiteit genoemd, waar BDNF centraal staat.

Al vroeg ontdekten onderzoekers dat als ze BDNF op neuronen in een petrischaal sprenkelden, de cellen automatisch nieuwe takken ontspoorden en dezelfde structurele groei produceerden die nodig is om te leren. Ik noem BDNF Miracle-Gro voor de hersenen. BDNF bindt ook aan receptoren bij de synaps, waardoor de stroom van ionen vrijkomt om de spanning te verhogen en onmiddellijk de signaalsterkte te verbeteren. In de cel activeert BDNF genen die de productie van meer BDNF vereisen, evenals serotonine en eiwitten die de synapsen opbouwen. BDNF stuurt ook verkeer en ingenieurs de wegen aan. Over het algemeen verbetert het de functie van neuronen, stimuleert het hun groei en versterkt en beschermt het hen tegen het natuurlijke proces van celdood

Hoe meer je lichaam traint, des te beter zijn je hersenfuncties

Dus hoe kunnen de hersenen het aanbod van BDNF uitbreiden? Oefening. In 1995 deed ik onderzoek voor mijn boek, Een gebruikershandleiding voor de hersenen, toen ik een artikel van één pagina tegenkwam in het dagboek Natuur over lichaamsbeweging en BDNF bij muizen. Er was nauwelijks meer dan een kolom tekst, toch stond er alles op. Volgens de auteur van de studie, Carl Cotman, directeur van de Instituut voor hersenveroudering en dementie aan de Universiteit van Californië-Irvine leek oefening Miracle-Gro, of BDNF, door het brein te verheffen.

Door aan te tonen dat oefening het meestermolecuul van het leerproces, BDNF, vonkt, heeft Cotman een biologisch verband tussen beweging en cognitieve functie gevonden. Hij zette een experiment op om de niveaus van BDNF te meten in de hersenen van muizen die trainen.

In tegenstelling tot mensen lijken knaagdieren te genieten van fysieke activiteit en de muizen van Cotman renden enkele kilometers per nacht. Toen hun hersenen werden geïnjecteerd met een molecuul dat bindt aan BDNF en gescand, deden niet alleen de scans van de lopende knaagdieren tonen een toename van BDNF ten opzichte van bedieningselementen, maar hoe verder elke muis liep, hoe hoger de niveaus waren.

Naarmate de verhalen van BDNF en lichaamsbeweging zich samen ontwikkelden, werd duidelijk dat het molecuul niet belangrijk was alleen voor het overleven van neuronen, maar ook voor hun groei (nieuwe takken ontspruiten) en dus voor aan het leren. Cotman liet dat zien oefening helpt de hersenen leren.

"Een van de opvallende kenmerken van lichaamsbeweging, die soms niet wordt gewaardeerd in studies, is een verbetering van de snelheid van leren, en ik vind dat een coole boodschap om mee naar huis te nemen," zegt Cotman. "Omdat het suggereert dat, als je goed in vorm bent, je misschien efficiënter kunt leren en functioneren."

In een onderzoek uit 2007 ontdekten Duitse onderzoekers inderdaad dat mensen woordenschatwoorden 20 procent sneller leren na de oefening dan vóór de oefening, en dat het leerpercentage direct correleerde met niveaus van BDNF. Samen met mensen met een genvariatie die hen van voldoende BDNF-niveaus berooft, hebben ze meer kans op leertekorten. Zonder de zogenaamde Miracle-Gro sluiten de hersenen zich voor de wereld.

Dat wil niet zeggen dat hardlopen je tot een genie zal maken. "Je kunt niet alleen BDNF injecteren en slimmer zijn", zegt Cotman. “Met leren moet je op een andere manier op iets reageren. Maar het iets moet er zijn. ' En zonder twijfel, wat dat iets is, is belangrijk.

De kracht ontdekken om je hersenen te veranderen

Wetenschappers helemaal terug naar Ramón y Cajal - die in 1906 de Nobelprijs won omdat hij stelde dat het centrale zenuwstelsel bestond uit individuele neuronen die communiceren op wat hij "gepolariseerde knooppunten" noemde - hebben de theorie dat leren veranderingen bij de synapsen met zich meebrengen. Ondanks de lofbetuigingen hebben de meeste wetenschappers het niet gekocht. Er was psycholoog Donald Hebb voor nodig om de eerste hint van bewijs te vinden.

De laboratoriumregels waren in die tijd los en blijkbaar vond Hebb het prima als hij een paar laboratoriumratten mee naar huis nam als tijdelijke huisdieren voor zijn kinderen. De regeling bleek wederzijds voordelig te zijn: toen hij de ratten terugbracht naar het lab, merkte Hebb op dat ze, vergeleken met hun kooigebonden collega's, uitblonken in leertests. De nieuwe ervaring van het omgaan met en spelen met een of andere manier verbeterde hun leervermogen, wat Hebb interpreteerde als betekenend dat het hun hersenen veranderde. In zijn veelgeprezen leerboek uit 1949 De organisatie van gedrag: een neuropsychologische theorie, beschreef hij het fenomeen als "gebruiksafhankelijke plasticiteit." De theorie was dat de synapsen zich herschikken onder de stimulering van leren.

Het werk van Hebb hangt samen met lichaamsbeweging, omdat fysieke activiteit als nieuwe ervaring geldt, tenminste wat de hersenen betreft. In de jaren zestig formaliseerde een groep psychologen in Berkeley een experimenteel model genaamd "milieuverrijking" als een manier om gebruiksafhankelijke plasticiteit te testen. In plaats van knaagdieren mee naar huis te nemen, rustten de onderzoekers hun kooien uit met speelgoed, obstakels, verborgen voedsel en lopende wielen. Ze groepeerden de dieren ook, zodat ze konden socialiseren en spelen.

Het was echter niet allemaal vrede en liefde, en uiteindelijk werden de hersenen van de knaagdieren ontleed. Leven in een omgeving met meer zintuiglijke en sociale prikkels, toonden de laboratoriumtests de structuur en functie van de hersenen aan. De ratten deden het beter bij leertaken en hun hersenen wogen meer dan degenen die alleen in kale kooien waren gehuisvest.

In een baanbrekende studie, begin jaren zeventig, gebruikte neurowetenschapper William Greenough een elektronenmicroscoop om aan te tonen dat omgevingsverrijking ervoor zorgde dat de neuronen nieuwe dendrieten ontspoorden. De vertakking veroorzaakt door de omgevingsstimulatie van leren, bewegen en sociaal contact zorgde ervoor dat de synapsen meer verbindingen vormden, en die verbindingen hadden dikkere myelinescheden.

Nu weten we dat een dergelijke groei BDNF vereist. Deze verbouwing van de synapsen heeft een enorme impact op het vermogen van de circuits om informatie te verwerken, wat ontzettend goed nieuws is. Wat het betekent is dat je de kracht hebt om je hersenen te veranderen. Het enige wat u hoeft te doen is uw hardloopschoenen aan te trekken.

Hoe nieuwe neuronen te kweken en te voeden

Gedurende het grootste deel van de twintigste eeuw was het wetenschappelijk dogma van mening dat het brein hardwired was ooit was het volledig ontwikkeld in de adolescentie - wat betekent dat we zijn geboren met alle neuronen waar we naartoe gaan krijgen. We kunnen alleen neuronen verliezen naarmate het leven vordert.

Raad eens? Neuronen groeien terug - bij duizenden - via een proces dat neurogenese wordt genoemd. Ze delen en verspreiden zich als cellen in de rest van het lichaam. Neuronen worden geboren als blank-leisteen stamcellen en ze ondergaan een ontwikkelingsproces waarin ze iets moeten vinden om te overleven om te overleven. De meeste van hen niet. Het duurt ongeveer 28 dagen voordat een nieuwe cel op een netwerk is aangesloten. Als we de pasgeboren neuronen niet gebruiken, raken we ze kwijt. Oefening brengt neuronen voort en de verrijking van het milieu helpt die cellen te overleven.

De eerste solide link tussen neurogenese en leren kwam van Fred Gage, een neurowetenschapper van het Salk Institute, en zijn collega Henriette van Praag. Ze gebruikten een knaagdierachtig zwembad gevuld met ondoorzichtig water om een ​​platform net onder het oppervlak in één kwadrant te verbergen. Muizen houden niet van water, dus het experiment was ontworpen om te testen hoe goed ze zich, van een eerdere duik, de locatie van het platform herinnerden - hun ontsnappingsroute. Bij het vergelijken van inactieve muizen met anderen die vier kilometer per nacht het loopwiel raakten, toonden de resultaten aan dat de lopers zich herinnerden waar ze sneller veiligheid konden vinden. De zittende exemplaren botsten voordat ze erachter kwamen.

Toen de muizen werden ontleed, hadden de actieve muizen twee keer zoveel nieuwe stamcellen in de hippocampus als de inactieve. Over het algemeen zegt Gage: "Er is een significante correlatie tussen het totale aantal cellen en het vermogen van [een muis] om een ​​complexe taak uit te voeren. En als je neurogenese blokkeert, kunnen muizen geen informatie onthouden. "

Hoewel al dit onderzoek is gedaan bij knaagdieren, kun je zien hoe het zich kan verhouden tot die progressieve scholen die studenten oefenen voordat de les begint: Gymles biedt de hersenen de juiste hulpmiddelen om te leren, en de stimulatie in de kinderklassen moedigt die nieuw ontwikkelde cellen aan om aan te sluiten op het netwerk, waar ze waardevolle leden van de signalering worden gemeenschap. De neuronen krijgen een missie. En het lijkt erop dat cellen die tijdens het trainen worden voortgebracht, beter zijn uitgerust om dit proces op gang te brengen.

Iedereen voor een run?

[Gratis download: uw gids voor alternatieve ADHD-behandeling]

John Ratey, M.D., is lid van de ADDitude ADHD Medical Review Panel.

---

Slimme oefeningen om ADHD-hersenen te verbeteren

• Doe een aerobe activiteit regelmatig - joggen, fietsen, een sport beoefenen die sprinten of rennen omvat. Aërobe oefening verhoogt neurotransmitters, creëert nieuwe bloedvaten die groeifactoren doorspuiten en nieuwe cellen in de hersenen. Een kleine, maar wetenschappelijk verantwoorde studie uit Japan vond dat jogging 30 minuten slechts twee of drie keer per week gedurende 12 weken verbeterde uitvoerende functie.

• Doe ook een vaardigheidsactiviteit - rotsklimmen, yoga, karate, Pilates, gymnastiek, kunstschaatsen. Complexe activiteiten versterken en breiden de hersennetwerken uit. Hoe complexer de bewegingen, hoe complexer de synaptische verbindingen. Bonus: deze nieuwe, sterkere netwerken worden aangeworven om u te helpen denken en leren.

• Beter nog, doe een werkzaamheid die aerobe activiteit combineert met een vaardigheidsactiviteit. Tennis is een goed voorbeeld - het belast zowel het cardiovasculaire systeem als de hersenen.

• Oefen een vaardigheidsactiviteit waarbij je wordt gekoppeld aan een andere persoon - bijvoorbeeld leren tango of wals, of schermen. Je leert een nieuwe beweging en je moet je ook aanpassen aan de bewegingen van je partner, waardoor je aandacht en oordeel verder worden geëist. Dit verhoogt exponentieel de complexiteit van de activiteit, die de infrastructuur van de hersenen versterkt. Voeg het leuke en sociale aspect van de activiteit toe en je activeert de hersenen en de spieren in het hele systeem.

---

Uittreksel uit Vonk, door JOHN J. RATEY, M.D.en Eric Hagerman. Copyright © 2008 door John J. Ratey, M.D. Herdrukt met toestemming van Little, Brown and Company, New York, N.Y. Alle rechten voorbehouden.

Bijgewerkt op 19 juni 2019