I meccanismi cellulari e molecolari alla base della relazione tra esercizio fisico e plasticità cerebrale

L’elaborato si focalizza sulla relazione tra l’esercizio fisico e la funzionalità cerebrale. Questa relazione ha una forte base evolutiva: la nostra fisiologia si è adattata per svolgere un’intensa attività fisica. L’attività fisica migliora la circolazione sanguigna cerebrale, aumenta la neuroplasticità, potenzia le funzione cognitive come l’attenzione e la memoria, riduce lo stress e protegge il cervello dall’invecchiamento. Nei capitoli successivi dell’elaborato approfondirò un aspetto specifico di questa relazione: la neuroplasticità indotta dall’esercizio fisico. Per neuroplasticità o plasticità cerebrale si intende la capacità del sistema nervoso di cambiare la sua attività, in risposta a stimoli intrinseci ed estrinseci, riorganizzando la struttura, le funzioni o le connessioni. La neuroplasticità può essere suddivisa in due meccanismi principali: - Rigenerazione neuronale/Ramificazione collaterale, comprende la plasticità sinaptica (capacità di apportare cambiamenti a lungo termine, dipendenti dall’esperienza, nella forza delle connessioni neurali) e la neurogenesi (formazione di nuovi neuroni da cellule staminali neurali e cellule progenitrici). - Riorganizzazione funzionale, comprende equipotenzialità, vicariazione e diaschisi. E’ stato ampiamente dimostrato che l’esercizio fisico riveste un ruolo chiave nella plasticità sinaptica e, in particolar modo, sul potenziamento a lungo termine, considerato il modello cellulare alla base della memoria e dell’apprendimento. I principali meccanismi alla base della plasticità sinaptica coinvolgono i recettori ionotropici del glutammato NMDA(N-metil-D-aspartato) e AMPA(acido-amino-3- idrossi-5-metil-4-isossazolo-propionico). L'apertura dei canali NMDA, che è correlata al livello di depolarizzazione cellulare, porta ad un aumento della concentrazione di calcio post-sinaptico ed è stata associata al potenziamento a lungo termine. I miglioramenti nell'apprendimento e nella memoria indotti dall'esercizio fisico sono stati direttamente associati alla plasticità sinaptica e all'aumento della neurogenesi. L'induzione del potenziamento a lungo termine in porzioni di ippocampo o in vivo ha portato ad un notevole potenziamento della risposta sinaptica nel giro dentato di giovani roditori che svolgono esercizio fisico mentre registrazioni da un'altra sottoregione dell'ippocampo, l'area CA1, non hanno mostrato cambiamenti nel potenziamento a lungo termine mediato dall'esercizio, suggerendo che le modifiche osservate nel giro dentato possano essere il risultato di un aumento della neurogenesi. Il notevole miglioramento nel potenziamento a lungo termine a seguito dell'esercizio è anche coerente con un aumento del BDNF nell'ippocampo, che potrebbe mediare la plasticità sinaptica attraverso l'attivazione di cascate di trasduzione del segnale. Nell’ultimo capitolo approfondisco i meccanismi molecolari attraverso i quali l'esercizio fisico influisce sulla plasticità sinaptica nell'ippocampo. Il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF) potrebbe svolgere un ruolo chiave nella mediazione degli effetti dell'esercizio fisico sulla plasticità sinaptica. La capacità dell'esercizio fisico di produrre effetti benefici sulla funzionalità cerebrale e, più in generale, sul benessere psicofisico è ampiamente riconosciuta anche se è necessaria ulteriore ricerca per individuare i meccanismi che mediano tali benefici.