Verbeterde doorbloeding

De verbeterde doorbloeding van de hersenen heeft meerdere effecten. Erik Scherder, hoogleraar klinische neuropsychologie aan de Vrije Universiteit van Amsterdam, zegt hierover het volgende:

“Zonder te zeer op de details in te gaan, is er een aantal onderliggende mechanismen. Het hartvaatstelsel gaat beter functioneren van meer beweging en het hart is de pomp van het brein. In het brein zitten hersencellen en banen, die de hersencellen en de verschillende hersengebieden verbinden. Die verbindingen zijn heel gevoelig voor een goede doorbloeding.

Naast de doorbloeding heeft meer bewegen ook een positief effect op de chemie in de hersenen. Beweging heeft een positief effect op een aantal belangrijke stoffen die ervoor zorgen dat het brein beter functioneert en dat geldt met name voor een aantal gebieden in het brein die een grote rol spelen bij zaken als initiatief nemen, gemotiveerd zijn, dat soort zaken.

Beweging stimuleert de vorming van nieuwe zenuwverbindingen in de hersenen; de witte stof in de hersenen. Dit is het gevolg van een toename van neurotrofines zoals BDNF. In combinatie met de toename van  bloedvaatjes verbeteren de cognitieve functies, de mentale activiteiten die zorgen voor onder meer bewustzijn en intelligentie. En dat heeft merkbare effecten: het vermogen om een goede planning te maken gaat vooruit, evenals het vermogen tot het oplossen van problemen. Bovendien wordt irrelevante informatie beter afgeremd, met onder meer betere concentratie tot gevolg.

Activering prefrontale cortex

Beweging verhoogt de activiteit in de prefrontale cortex / activering van onze frontale lob /  toename van de executieve functies van de hersenen waaronder remming op de amygdala. Beweging remt daarmee de werking van het hersengebied dat stress veroozaakt (de amygdala). Dat remmende effect neemt toe wanneer de wittestofbanen actiever zijn, bijvoorbeeld als gevolg van veel beweging. Zo leidt beweging dus o.a. tot minder stress.

Bekijk hierover onderstaand filmpje en het mini-college van prof.dr. Erik Scherder, hoogleraar Neuropsychologie aan de Vrije Universiteit Amsterdam en hoogleraar Bewegingswetenschappen aan de Rijksuniversiteit Groningen.

Toename van endorfine

Door sporten zien we niet alleen een toename van de hoeveelheid endorfines, maar ook een verbetering van de werking van het endorfinesysteem!
Endorfine dempt lichamelijke pijn en heeft daarmee een biologische functie bij (zware en/of langdurige) lichamelijke inspanning. In bloedmonsters van hardlopers wordt dan ook een verhoogd endorfinegehalte  aangetroffen. Endorfine die in het lichaam wordt aangemaakt blijkt echter niet de bloed-hersenbarriëre te kunnen doorbreken. Endorfine die echter direct in de hersenen wordt geproduceerd blijkt daarentegen wel bij te dragen aan het algehele gevoel van welbehagen dat doorgaans met lichaamsbeweging gepaard gaat.
Endorfine wordt ook wel het snelst werkende anti-stress hormoon genoemd omdat het binnen een minuut een stress-reactie kan stilleggen.

Runner’s high – dat na meer dan een uur hardlopen een euforisch gevoel veroorzaakt, waarbij pijn en angst verdwijnen, zou overigens niet door endorfine veroorzaakt worden, maar door anandamide.

Toename norepinefrine

Beweging zorgt in bepaalde delen van de hersenen onmiddellijk voor een verhoogd gehalte aan de neurotransmitter norepinefrine. Het maakt je brein wakker en houdt het in gang, en verbetert daarnaast je zelfvertrouwen (een van de problemen bij depressie).

Toename dopamine

Beweging heeft ook een gunstig effect op de werking van dopamine. Dopamine is een stof die een rol speelt bij de communicatie tussen hersencellen.Het is belangrijk voor aandacht en concentratie, en voor gevoel van beloning.
Bij verschillende hersenaandoeningen, zoals bij de ziekte van Parkinson, depressie, angststoornissen en dementie is de werking van dopamine verstoord. Bepaalde delen van de hersenen, de basale ganglia en de prefrontale cortex, zijn erg gevoelig voor dopamine. Als de werking van dopamine verstoord is, worden ongewenste bewegingen niet meer goed onderdrukt door de basale ganglia. Dit verklaart waarom parkinsonpatiënten trillen. Door te bewegen verbetert de werking van dopamine en kunnen de effecten van veroudering en hersenaandoeningen verminderd of mogelijk voorkomen worden (bron: Hersenen en beweging).
Daarnaast blijkt lichaamsbeweging ook het gehalte aan dopamine te verhogen, waardoor het humeur en gevoelens van welbehagen verbeteren en het aandachtssysteem wordt aangezwengeld. Dopamine heeft alles te maken met motivatie en aandacht. Uit onderzoek is gebleken dat chronische lichaamsbeweging de opslag van dopamine in het brein verhoogt en ook de productie activeert van dopaminereceptoren in het beloningscentrum van het brein, en dit zorgt voor een bevredigend gevoel wanneer je iets hebt gepresteerd. Als er vraag naar is worden de dopaminegenen geactiveerd om meer te produceren, en het algehele effect is een stabielere regulering van deze routes die ook belangrijk zijn bij het onder de duim houden van verslavingen.

Toename serotonine

Lichaamsbeweging verhoogt het gehalte aan serotonine; een neurotransmitter die invloed heeft op onder meer stemming, welbevinden, zelfvertrouwen en impulscontrole. Serotonine staat daarom ook wel bekend als het geluksstofje in je hersenen. Mensen met een depressie hebben vaak een tekort aan serotonine.
Serotonine helpt daarnaast ook stress te voorkomen door het effect van cortisol te neutraliseren, en het maakt de celverbindingen in de cortex en hippocampus gereed die belangrijk zijn bij leerprocessen. Verder speelt serotonine ook een belangrijke rol bij leren en in het geheugen, bij pijnverwerking, het libido en de slaap.

De verhoging van het gehalte aan serotonine is een gevolg van een aantal gebeurtenissen: als je spieren beginnen te werken, breekt het lichaam vetmoleculen af om de spieren van brandstof te voorzien, waardoor verzuren in de bloedbaan terecht komen. Deze vrije vetzuren concurreren met tryptofaan (een van de acht essentiële aminozuren) om aansluitingen op transporteiwitten, waardoor de concentratie ervan in de bloedbaan wordt verhoogd. Het tryptofaan dringt door de bloed-hersenbarrière heen om zijn niveaus in balans te brengen. En zodra het zich in de hersenen bevindt wordt het onmiddellijk ingezet als bouwsteen voor serotonine.
Serotonine is een neurotransmitter met een overwegend inhiberende werking. Het is een tryptamine die invloed heeft op het geheugen, stemming, zelfvertrouwen, slaap, emotie, seksuele activiteit en eetlust.

Naast de stimulans door tryptofaan stijgt het niveau van serotonine ook door de hogere BDNF-niveaus (die stijgen door beweging).

Bron: FIT! – Bewegen voor een beter brein!
John Ratey & Eric Hagerman – 2011

Aerobe training verbetert de werking van BDNF

BDNF staat voor brain-derived neurotrophic factor. BDNF is een neurotrofine (2): een stof die de beschadiging van neuronen voorkomt én herstelt.  BDNF en endorfine zijn de voornaamste beschermers en herstellers van de hippocampus. Ze neutraliseren de toxische invloed van stress (cortisol) op de hippocampus.  De werking van BDNF wordt gemoduleerd door de MOR– en DOR–receptoren van het endorfinesysteem ^R. Dit betekent dat door een verminderde gevoeligheid (resistentie) van het endorfinesysteem de herstellende werking van BDNF afneemt ^R.

BDNF is actief in de hippocampus, de cortex en de prefrontale hersenen.
Maar wat doet BDNF zoal?

BDNF verzamelt zich in reservepoelen in de nabijheid van de synapsen en wordt vrijgelaten als het bloed sneller gaat pompen.
Gedurende dit proces wordt een aantal hormonen in het lichaam opgeroepen om te helpen: IGF-1 (insulinegelijkende groeifactor), VEGF (vasculaire endotheliale groeifactor) en FGF-2 (fibroblast groeifactor).

Toename BDNF en BDNF-gevoeligheid
Spieractiviteit blijkt o.a. de productie van én de gevoeligheid voor BNDF in de hersenen te verhogen >> lees verder. BDNF reguleert onder meer de neurale ontwikkeling en moduleert de synaptische plasticiteit. BDNF speelt een centrale rol in de groei en het onderhoud van neuronen.  Met name de werking van BDNF op onze hippocampus is van groot belang in bovenbeschreven veranderingen in onze hersenen.
Meer lezen over de verbeterde werking van het BDNF? Lees dan verder op de webpagina van Exendo vanaf punt 3D

Een tekort aan  BDNF blijkt een rol te spelen bij de ziekte van Parkinson en dementie. Een verminderde werking van BDNF is onder andere te zien bij geheugenproblemen, depressie, dementie , de ziekte van Parksinson , epilepsie, schizofrenie, OCS , en eetstoornissen .
Omgekeerd heeft BDNF een antidepressieve werking.

Beweging en het geheugen
Chronische stress speelt een belangrijke rol in de verslechtering van het geheugen. Hierbij zijn twee mechanismen van belang. Enerzijds zorgt stress voor een toename van endorfine en BDNF, twee stoffen met een antistresseffect. Langdurige belasting van deze twee stoffen veroorzaakt resistentie, waardoor cortisol (het langzame antistresshormoon) de stressreactie via het activeren van de hippocampus moet stopzetten. Maar cortisol is een neurotoxische stof, die bij te grote hoeveelheden de hippocampus beschadigt, waardoor de stresshormonen continu actief blijven. De symptomen van een verminderde werking van de hippocampus zijn onder andere geheugenproblemen, depressie en angststoornissen  ^{R   R2  R3   R4} . Uit onderzoek blijkt dat aerobe beweging de  verminderde gevoeligheid (resistentie) van het endorfinesysteem kan verminderen en daarmee de herstellende werking van BDNF helpt toenemen (bij een verminderde gevoeligheid (resistentie) van het endorfinesysteem neemt de herstellende werking van BDNF af). 
Endorfine en BDNF zijn twee neurotrofe stoffen die herstel of neurogenese van de hippocampus bewerkstelligen ^R. Op deze manier dragen ze o.a. bij tot een verbetering van het geheugen .

Exorfinen en andere opioïden zorgen voor een vergelijkbare cyclus. Ze veroorzaken endorfineresistentie, wat leidt tot een toename van cortisol en een afgenomen werking van de hippocampus. Dit betekent dat een ernstige exorfinenbelasting de gunstige effecten van beweging ongedaan kan maken, vooral als we bedenken dat de exorfinenactiviteit in de hersenen in dezelfde hoeveelheid tien maal sterker is dan morfine .

Beweging en depressie
Wie depressief is of last heeft van angststoornissen of paniekaanvallen hoeft niet meteen te grijpen naar geneesmiddelen. Uit onderzoek blijkt dat sport een beter antidepressief effect heeft dan pillen. Aerobe training (3) zorgt voor een verbetering van het endorfinesysteem en verhoogt de afgifte van BDNF, een stof met een directe antidepressieve werking (4).
Alles met mate: overtraining verlaagt namelijk de werking van endorfine en verergert daarmee juist de depressieve gevoelens. Te zware of chronische (zware) inspanning (anaerobe training) veroorzaakt namelijk een sterke toename van de stresshormonen en endorfine, die hier fungeert als een direct antistresshormoon ^R R2. Chronische belasting van het endorfinesysteem vermindert de gevoeligheid voor endorfine (= resistentie) doordat het aantal endorfinereceptoren afneemt (= desensitisatie) ^R  R2 .

Voetnoten:
1.  De volgende onderzoeken bevestigen dat aerobe training de werking van BDNF verbetert:
– http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15548201
– http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22029953
– http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20067661

2. Een neurotrofe stof of neurotrofine wordt geproduceerd door de zenuwcellen (neuronen) en gliacellen. Ze zorgen ervoor dat cellen kunnen overleven, differentiëren en groeien. In de hippocampus zorgen ze er bijvoorbeeld voor dat uit stamcellen zenuwcellen worden gevormd. Dit is een belangrijke bescherming tegen de toxische invloed van cortisol (bij teveel stress). Voorbeelden van neurotrofines zijn BDNF en endorfine.

3.  De optimale/ideale hartslag voor aerobe training is 70% – 80% van je maximale hartslag.  Je maximale hartslag (HFmax) is gemiddeld genomen 220 vermindert met je leeftijd.
Als voorbeeld nemen we een man van 40 jaar oud: 220 min 40 = 180.
70-80 % van zijn maximale hartslag is 126 – 144 hartslagen per minuut (180 x 70% = 126 en 180 x 80% = 144).

4. Zie http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22029953

Toename van de productie van andere neurotrofines

Waaronder

IGF-I = insuline gelijkende groeifactor

IGF-1 oftwel Insuline-like Growth Factor is een hormoon dat wordt afgegeven door de spieren als ze behoefte hebben aan meer brandstof tijdens activiteit. Glucose is de belangrijkste energiebron voor de spieren en de enige energiebron voor de hersenen, en IGF-1 werkt met insuline om glucose naar de hersenen te brengen. Wat interessant is dat de rol van IGF-1 in de hersenen niet gerelateerd is met brandstofbeheer maar met leren – waarschijnlijk zodat je je kunt herinneren waar de brandstof zich bevindt.
Tijdens lichaamsbeweging helpt BDNF de hersenen om de opname van IGF-te verhogen, en activeert het neuronen om de overseinende neurotransmitters serotonine en glutamaat te produceren. Vervolgens stimuleert het de productie van meer BDNF-receptoren, waarmee verbindingen worden versterkt om herinneringen vast te houden. IGF-1 lijkt met name van belang te zijn voor het langetermijngeheugen.

Evolutionair gezien heel logisch. De reden dat we het vermogen tot leren nodig hebben is om ons te helpen bij het vinden, verkrijgen en opslaan van voedsel. We hebben brandstof nodig om te leren en we hebben leren nodig om brandstof te vinden – en het zijn deze boodschappers in het lichaam die dit proces gaande houden, en ervoor zorgen dat we ons blijven aanpassen en overleve

VEGF = vasculaire endotheliale groeifactor

VEGF is de afkorting voor Vascular Endothelial Growth Factor
Om brandstof naar nieuwe cellen te vervoeren, heb je bloedvaten nodig. Als de cellen van het lichaam een tekort aan zuurstof hebben, wat het geval kan zijn bij het samentrekken van je spieren tijdens sporten, gaat VEGF aan het werk om meer haarvaten in het lichaam en de hersenen aan te maken. Onderzoekers verwachten dat een van de redenen dat VEGF van vitaal belang is voor neurogenese, dat het de doorlaatbaarheid van de bloed-hersenbarrière verandert, zodat andere factoren zoals bijvoorbeeld IGF-1 en FGF-2 tijdens lichaamsbeweging naar binnen kunnen.

FGF-2 = fibroblast groeifactor

Een ander belangrijk element in het lichaam dat zich een weg naar de hersenen baant, is de Fibroblast Growth Factor oftewel FGF-2. Het gehalte hiervan gaat net als hij IGF-1 en VEGF omhoog tijdens beweging en is nodig voor neurogenese. In het lichaam speelt het een rol bij het groeien van weefsel, en in de hersenen is het belangrijk voor het proces van LTP.
Tijdens beweging dringen deze factoren door in de bloed-hersenbarriëre en werken dan samen met BDNF om het moleculaire systeem van leren in gang te zetten. Ze komen ook om de hoek kijken bij de aanmaak van nieuwe hersencellen, vooral tijdens beweging.

Bron: FIT! – Bewegen voor een beter brein!
John Ratey & Eric Hagerman – 2011

Toename van ANP

Atriaal natriuretisch peptide, afgekort als ANP, vormt in het kader van angst en paniek een essentiële stof.  Onderzoek bij dieren en mensen heeft aangetoond dat ANP een kalmerend effect heeft en onderzoekers vermoeden dat het een belangrijke link vormt tussen beweging en angst. Het werkingsmechanisme is als volgt: wanneer het hart sneller gaat kloppen produceren de spiercellen van het hart ANP. Dit molecuul dringt door de hersenen-bloedbarrière  heen en hecht zich aan receptoren in de hypothalamus om de activiteit van de HPA-as te moduleren. ANP remt op deze manier de toestand van hyper-arousal af.

Bron: FIT! – Bewegen voor een beter brein!
John Ratey & Eric Hagerman – 2011

Een aantal psychische aandoeningen blijken gepaard te gaan met een verhoogd gehalte aan chronische ontstekingsreacties, gepaard gaande met verhoogde gehalten aan cytokinen (oorzaak of gevolg is nog niet bekend). Bewegen blijkt een positief effect te kunnen hebben op de afname van die ontstekingsreactie en daarmee bij te dragen aan de verklaring van vermindering van psychische klachten.

Interleukine-6 ​​(IL-6) heeft anti-inflammatoire eigenschappen en blijkt meer geproduceerd te worden door te gaan sporten.

Zie ook het overzichtsartikel Cytokines en de depressieve stoornis: een psycho-immunologische kijk op de etiologie van de depressieve stoornis uit het Tijdschrift voor Psychiatrie.

En verdere onderzoeken:

• Does physical activity influence the association between depressive symptoms and low-grade inflammation in adults? A study of 8,048 adults (2020)
• Study sheds light on neuroinflammation and psychological disorders (2020)

Fysieke training kan gebruikt worden als afleiding van negatieve gedachten en situaties.

Relatief intensive training maakt het lastig / onmogelijk om negatief te denken / te piekeren of je zorgen te maken.

Voorbeeld: piekeren is iets wat veel voorkomt bij depressie en uit onderzoek blijkt dat vooral jonge vrouwen veel piekeren en dat piekeren betrokken is bij het ontstaan en voortdurend van een depressie. Beweging in de vorm van yoga zou het piekeren al kunnen verminderen, omdat bij yoga een focus op het hier en nu centraal staat. Hierbij kun je denken aan concrete sensaties in het lichaam of bijvoorbeeld de ademhaling. Eerder onderzoek toont aan dat yoga piekeren inderdaad vermindert en dat het beoefenen van yoga zorgt voor een focus op het hier en nu, meer zelfs dan het doen van andere meditatieoefeningen.

Self-efficacy is het geloof in eigen kunnen.

• Bewegen kan je opleveren dat je je (weer) prettiger voelt en dat je daar dus zelf invloed op kunt uitoefenen.
• Sporten kan helpen je doelen te leren stellen en daar naar toe te werken.
• De toename van gevoel van beheersing (mastery) en eigen effectiviteitverwachting geeft meer zelfwaardering en een positiever zelfbeeld.

In het Westen wordt fysieke training beschouwd als onderdeel van een gezonde leefstijl. Het besef dat je regelmatig beweegt en daarmee werkt aan je gezonde leefstijl kan een goed gevoel geven over jezelf. Daarnaast kunnen mensen die regelmatig werken aan hun fysieke conditie (door genoemde maatschappelijke waardering) positieve feedback verwachten vanuit hun omgeving en sociale contacten (Scott MG. The contributions of physical activity to psychological development. Res Q1960: 31: 307–320.).

Je zelfbeeld kan ook positief beïnvloedt worden door de identificatie met de sport die je beoefent. En dat geldt zeker niet alleen voor topsporters.

Het gevoel van zelfcontrole kan vergroot worden wanneer je aan den lijve ontdekt dat je je door te bewegen (weer) prettiger voelt en dat je daar dus zelf invloed op kunt uitoefenen. Dit hangt nauw samen met het begrip self-efficacy

• Sportief bewegen en zelfwaarde
  Zelfwaarde is een zeer belangrijke factor bij mentale gezondheid. Zelfwaarde is wat anders dan zelfbeeld. Zelfbeeld is de beschrijving van zichzelf, zelfwaarde is de evaluatie die men hieraan geeft. Er zijn recent vijf meta-analyses geproduceerd die aantonen dat sportief bewegen op zowel het fysieke zelfbeeld als op de zelfwaarde een positief effect heeft (ES 0.23-0.57). Obese mensen kunnen hier mogelijk meer baat bij hebben, omdat obesitas geassocieerd is met lage zelfwaarde.
  Bron: Landers, D. M., Arent, S.M. (2007). Physical activity and mental health. Handbook of sportpsychology. G. Tenenbaum, Eklund, R.C. New Jersey, John Wiley & Son: 496-491.

Sporten blijkt een positief effect te kunnen hebben op onze darmbacteriën / ons microbioom. En die effecten kunnen positieve effcten hebben op ons psychisch functioneren, iets wat pas de laatste jaren steeds duidelijker wordt.
Afgelopen jaren wordt dan ook steeds meer onderzoek gedaan naar de invloed van onze darminhoud op ons psychisch functioneren. Zo worden relaties gevonden tussen de samenstelling van onze darmflora en bv depressie, ADHD en autisme.
Een goed leesbaar en praktisch boek in deze context is onder andere de Zweedse bestseller ‘GELUKSETEN – Het verband tussen goed eten en een goed humeur’ uit 2018 over de recente wetenschappelijke inzichten over de relatie voeding en darmflora en geestelijke gezondheid inclusief diverse recepten waarmee je die darmflora positief kunt beïnvloeden.

Een aantal psychische aandoeningen blijken gepaard te gaan met een verhoogd gehalte aan chronische ontstekingsreacties, gepaard gaande met verhoogde gehalten aan cytokinen (oorzaak of gevolg is nog niet bekend). Bewegen blijkt een positief effect te kunnen hebben op de afname van die ontstekingsreactie en daarmee bij te dragen aan de verklaring van vermindering van psychische klachten. Zie ook Does physical activity influence the association between depressive symptoms and low-grade inflammation in adults? A study of 8,048 adults

Interleukine-6 ​​(IL-6) heeft anti-inflammatoire eigenschappen en blijkt meer geproduceerd te worden door te gaan sporten.

Zie ook het overzichtsartikel Cytokines en de depressieve stoornis: een psycho-immunologische kijk op de etiologie van de depressieve stoornis uit het Tijdschrift voor Psychiatrie.

.