La dilatación de la pupila una ventana al impacto del ejercicio en el cerebro

La dilatación de la pupila una ventana al impacto del ejercicio en el cerebro

Una nueva investigación proporciona evidencia de que el sistema de excitación del cerebro juega un papel en los beneficios cognitivos del ejercicio. Los hallazgos, publicados en NeuroImage, también indican que los cambios en el diámetro de la pupila podrían servir como un marcador predictivo para las mejoras cognitivas inducidas por el ejercicio, proporcionando una forma novedosa de comprender los efectos del ejercicio en el cerebro.

Investigaciones anteriores habían demostrado que el ejercicio de intensidad muy ligera, como el yoga o la carrera lenta, podría mejorar el rendimiento cognitivo sin causar estrés o respuestas negativas del estado de ánimo. Sin embargo, los mecanismos neuronales subyacentes para esta mejora no se entendieron bien. Los investigadores estaban particularmente interesados en comprender cómo el sistema de excitación del cerebro, específicamente el sistema catecolaminérgico que se origina en el locus coeruleus (LC), podría estar involucrado en los efectos beneficiosos del ejercicio sobre la función ejecutiva.

«La pandemia de COVID-19 ha reducido nuestra actividad física, lo que puede resultar en un deterioro grave de la salud cognitiva y mental», dijo el autor del estudio Hideaki Soya, profesor de la Universidad de Tsukuba.

«Como contramedida, el ejercicio suave sin estrés, como el yoga, el tai-chi y la carrera lenta y consciente, es un potente candidato a tratamiento para la salud del cerebro. Hemos demostrado en estudios traslacionales en animales y humanos que el ejercicio estimula la función cerebral incluso a una intensidad muy ligera sin estrés. Sin embargo, la tecnología no existe para leer la actividad cerebral en tiempo real durante el ejercicio muy ligero en humanos. Por esta razón, el estudio actual se centró en la pupila en el ojo, conocida como la ventana a la mente.

Para llevar a cabo el estudio, los investigadores diseñaron un experimento con adultos jóvenes sanos. La muestra del estudio consistió en 34 participantes, de los cuales 6 eran mujeres y 28 eran hombres. Los investigadores reclutaron participantes que no tenían antecedentes autoinformados de trastornos neurológicos o psiquiátricos. Su objetivo era seleccionar individuos que estuvieran relativamente sanos y libres de condiciones que pudieran confundir los resultados del estudio.

El estudio siguió un diseño cruzado, donde los participantes se sometieron a dos condiciones en días separados: una condición de control en reposo (CTL) y una condición de ejercicio de intensidad muy ligera (EX). En la condición EX, los participantes participaron en 10 minutos de ejercicio de ciclismo de intensidad muy ligera, mientras que en la condición CTL, descansaron. La carga de ejercicio se adaptó individualmente a la capacidad aeróbica de cada participante.

Los investigadores emplearon una combinación de técnicas para recopilar datos durante el experimento. El diámetro de la pupila se midió continuamente utilizando un dispositivo de seguimiento ocular, que proporcionó información sobre los cambios en la excitación y los estados cognitivos. La espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) se utilizó para monitorear la actividad de la corteza prefrontal durante una tarea de función ejecutiva conocida como la tarea de Stroop de color. Esta tarea implica responder a los nombres de colores presentados en colores incongruentes, lo que requiere control cognitivo para superar la interferencia.

El estudio reveló que las pupilas se dilataron durante el ejercicio muy ligero y que el grado de esta dilatación se asoció con mejoras posteriores en el rendimiento de la función ejecutiva. Esta dilatación de las pupilas se relacionó con el sistema de excitación noradrenérgica del cerebro, particularmente la LC.

«Cuando vimos por primera vez los datos brutos del diámetro de la pupila, nos sorprendió el cambio dinámico drástico del descanso al ejercicio ligero», dijo Soya. «En los viejos tiempos, se decía: ‘Sin dolor, no hay ganancia’. Sin embargo, fue interesante que pudiéramos confirmar claramente en los datos brutos de la pupila que el cerebro se activa incluso mediante el ejercicio de intensidad muy ligera en humanos».

Las mediciones de fNIRS indicaron un aumento en la actividad en la corteza prefrontal dorsolateral izquierda durante la tarea de la función ejecutiva después del ejercicio. Se sabe que esta región del cerebro está involucrada en funciones ejecutivas como el control cognitivo y la toma de decisiones.

Los hallazgos indican que «incluso 10 minutos de ejercicio muy ligero pueden mejorar la función de la corteza prefrontal», dijo Soya. «Esta es una buena noticia para aquellos a quienes no les gusta el ejercicio».

«Además, la pupila refleja la actividad del tronco encefálico, incluido el sistema de excitación noradrenérgica del cerebro. En los resultados actuales, las pupilas se dilataron sensiblemente durante el ejercicio, lo que predijo una mejor función de la corteza prefrontal. La visualización que establece la excitación cerebral para mejorar la cognición prefrontal durante el ejercicio muy ligero es nueva en los participantes humanos. Además, mirando hacia el futuro, la observación de los alumnos tiene un potencial prometedor como un nuevo biomarcador que se puede utilizar para predecir los efectos del ejercicio en el cerebro».

Pero el estudio, como toda investigación, incluye algunas advertencias.

«Es importante tener en cuenta que nuestros experimentos están estrictamente controlados a la luz y los estímulos visuales para la validación experimental», comento Soya. «Los alumnos reflejan fuertemente los efectos de la información visual, por lo que se debe tener cuidado al aplicar los resultados actuales de manera práctica».

«Estamos investigando los mecanismos neurocientíficos de los impactos del ejercicio en el cerebro, especialmente el ejercicio leve», agregó el investigador. «Lo alentamos a que revise otros estudios que se han realizado y comience el ejercicio muy ligero hoy».

Fuente: NeuroImage

Articulo original: “Pupil dynamics during very light exercise predict benefits to prefrontal cognition“, autores: Ryuta Kuwamizu, Yudai Yamazaki, Naoki Aoike, Taichi Hiraga, Toshiaki Hata, Michael A. Yassa y Hideaki Soya.

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