Evolução do cérebro e exercício físico: a simbiose neural

Novo conceito de ‘exercício verde’ sugere que a atividade física em ambientes naturais é mais saudável e eficaz para modular positivamente a cognição.

WALACE GOMES LEAL
Especial para Direto da Ciência*
Domingo, 28 de março de 2021, 7h00.

Em outros artigos de divulgação científica relatei que o cérebro humano adulto é um órgão dinâmico com uma capacidade notável de adaptação a novas situações conhecida como neuroplasticidade.1,2 Discutimos achados científicos interessantes que em regiões cerebrais específicas do indivíduo adulto, como o hipocampo, há produção contínua de novos neurônios,1 o que chamamos de neurogênese adulta. Vimos que experimentos realizados em animais mostraram que a neurogênese adulta é bastante estimulada pela atividade motora e por ambientes enriquecidos e que isso pode contribuir para o bem-estar mental.1

Uma importante questão teleológica a ser levantada é por que os exercícios aeróbicos, além de serem importantes para o condicionamento físico, também contribuem para o bem-estar psíquico? Por que pessoas se exercitando em ambientes naturais relatam uma sensação de felicidade?  Isso está relacionado ao novo conceito de “exercício verde”. As respostas a essas perguntas podem ter suas raízes em nossa história evolutiva e no modo como a evolução do cérebro humano foi moldada por milhares de anos em ambientes naturais e com muita atividade motora.

Nosso último ancestral comum com outros primatas foi algum tipo de macaco quadrúpede arborícola que viveu nas florestas africanas entre 8 milhões e 5 milhões de anos.3 Os macacos e símios atuais e os vários hominídeos do gênero Homo descendem desse ancestral comum, que era adaptado para subir em árvores.3 Os primeiros hominídeos, como o Homo erectus, evoluíram para andar em uma postura bípede e foram caçadores-coletores por milhões de anos. Eles não possuíam ferramentas de caça e costumavam coletar alimentos e praticar a caça persistente, técnica em que os animais eram perseguidos até a exaustão, permitindo sua captura.

 

Intensa atividade aeróbica

Durante a caça de resistência, os primeiros hominídeos praticavam intensa atividade aeróbica caminhando ou correndo por até 15 km por dia para capturar animais. Ao longo de milhões de anos, eles desenvolveram progressivamente um importante senso de cooperação para obter sucesso na obtenção de alimentos frescos.4 Uma hipótese é que nossos ancestrais caçadores-coletores desenvolveram gradualmente habilidades cognitivas complexas a partir do aprendizado do raciocínio dedutivo durante a busca por trilhas de animais, que foram então escolhidas por seleção natural, contribuindo para o aumento do volume do cérebro.3,4

Essa hipótese pressupõe que o raciocínio lógico-dedutivo e outras habilidades cognitivas importantes tenham surgido dessas atividades de caça de nossos ancestrais caçadores-coletores.  Estudo recente de um grupo israelense sugere que a extinção de grandes animais, como o mamute, pelo ato de caçar, tornou as presas ainda menores e que nossos ancestrais tiveram que desenvolver maiores habilidades cognitivas para capturar presas menores e mais ágeis.6

Com base na história evolutiva dos nossos ancestrais caçadores-coletores é razoável supor que houve uma co-evolução de nossas capacidades cerebrais com exercícios aeróbicos, visto que por cerca de 2 milhões de anos eles viveram em contato próximo à natureza realizando caminhadas intensas e corridas, as quais eram extremamente necessárias para sua sobrevivência. Há apenas cerca de 10 mil anos, a agricultura foi inventada por membros no gênero Homo sapiens, o que permitiu o estabelecimento de comunidades fixas com o abandono progressivo de suas vidas nômades como caçadores-coletores. Esse foi um passo importante para a origem das sociedades modernas, mas uma grande mudança nos hábitos humanos duradouros de caminhar e correr durante a caça e coleta de vegetais.

 

Aumento no tamanho do cérebro

Evidências científicas sugerem que há uma relação evolutiva entre a atividade física aeróbica e a evolução cerebral.4,5 Por exemplo, um aumento considerável no tamanho do cérebro ocorreu durante a evolução do Homo erectus. Em cerca de 2 milhões de anos de existência desse hominídio seu cérebro aumentou de 600 a 700 cm3 para 1.200 cm3.4 O fenômeno foi ainda mais pronunciado em espécies que surgiram após o Homo erectus, como o Homo neanderthalensis em que o volume do cérebro atingiu de 1.170 cm3 a 1.740 cm3 e, no Homo sapiens, de 1.100 cm3 a 1900 cm3. Isso foi coincidente com adaptações para resistência, maior uso de atividade aeróbica e estilo de vida de caçador-coletor.3,5

Uma questão importante a ser abordada é como milhões de anos de vida de caçador-coletor e atividade física diária influenciaram a cognição do cérebro? Uma hipótese sugere que a atividade aeróbica intensa e contínua influenciou a cognição cerebral ao moldar sistemas de fatores de crescimento, como neurotrofinas.6 Também há evidências de que a pressão seletiva nos sistemas neurais de neurotrofinas  teve um impacto considerável na evolução do cérebro. Estudos em roedores, primatas e humanos sugerem que os níveis de neurotrofinas e outros fatores de crescimento são correlacionados com o tamanho do cérebro.4,6

 

Aumento da neurogênese adulta

O exercício aeróbico regula os níveis de fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) em cérebros de roedores e humanos, o que contribui para a sobrevivência neuronal e aumento da neurogênese adulta.4,6 O treinamento físico mais prolongado regula os níveis de BDNF, fator de crescimento semelhante à insulina-1 (IGF-1) e fator de crescimento derivado do endotélio vascular (VEGF) em humanos mesmo em repouso, o que sugere que a atividade física contínua a regular para cima a neuroplasticidade.4,6 Sugere-se também que, durante a evolução humana, atividade física aeróbica primeiro regulou positivamente os níveis de fatores de crescimento na periferia do corpo, regulando o metabolismo e a atividade vascular, o que aprimorou a atividade física. Com o decorrer do tempo, os fatores de crescimento puderam entrar no cérebro, contribuindo para a neurogênese e a cognição, o que foi importante para aspectos motivacionais relacionados à atividade exploratória por meio da locomoção.

Estudo recente em roedores e humanos identificou uma enzima produzida no fígado que é liberada na corrente sanguínea, regula o metabolismo e aumenta os níveis de fatores tróficos no cérebro de animais e pessoas idosas que praticam exercícios regulares.7 No sangue de roedores e idosos sedentários os níveis dessa enzima foram bem menores.

É possível que ao longo da evolução humana tenha ocorrido uma espécie de “simbiose neural” entre o cérebro, a atividade física e estímulos naturais, o que pode explicar por que o exercício aeróbico e estímulos ambientais agradáveis são tão importantes para a neurogênese e a cognição adulta. Isso é apoiado pelo fato de que a maturação dos circuitos do sistema nervoso central dependente de estímulos sensoriais e motores.

 

Níveis de estresse reduzidos

O novo conceito de “exercício verde” sugere que a atividade física realizada em ambientes naturais é mais saudável e eficaz para modular positivamente a cognição, contribuindo para o bem-estar mental. Inúmeras evidências científicas sugerem que o treinamento físico aeróbico aliado com técnicas de meditação, diminuem sintomas de ansiedade, depressão e outras desordens afetivas. 1,2 Evidências recentes também sugerem que os níveis de estresse são bastante diminuídos pelo contato mais frequente com ambientes naturais.8

Experimentos futuros devem confirmar definitivamente as hipóteses aqui discutidas e sua relevância para o cérebro humano. Um desses experimentos seria investigar os efeitos de atividades físicas aeróbicas ao ar livre (parques com belas paisagens e muitos estímulos sensoriais agradáveis) e internas (academias de ginástica comuns) no humor de pacientes com depressão e ansiedade.  No momento atual de uma avassaladora pandemia com milhares de mortos, a incidência de distúrbios da saúde mental é cada vez mais frequente. Abordagens como o “exercício verde”, ou seja, práticas de exercício físico em ambientes naturais, obedecendo as regras de isolamento social, podem minimizar sintomas de desordens afetivas como ansiedade e depressão. Devemos buscar os caçadores-coletores dentro de nós.

WALACE GOMES LEAL é professor dos programas de Oncologia e Ciências Médicas e de Neurociências e Biologia Celular da Universidade Federal do Pará (Ufpa) e professor do Programa de Pós-Graduação da Rede Bionorte e do Instituto de Saúde Coletiva da Universidade Federal do Oeste do Pará (Ufopa). wgomesleal@gmail.com

Referências

  1. Gomes-Leal W. Novos neurônios para o bem-estar psíquico. http://www.diretodaciencia.com/2020/08/09/novos-neuronios-para-o-bem-estar-psiquico/
  2. De que modo a produção de novos neurônios pode combater a depressão? https://www.jesocarneiro.com.br/opiniao/de-que-modo-a-producao-de-novos-neuronios-pode-combater-a-depressao.html.
  3. Wallace IJ, Hainline C, Lieberman DE. Sports and the human brain: an evolutionary perspective. In: Handbook of Clinical, Hainline B and Stern RA, Editors, 2018; 158: 1-10.
  4. Raichlen DA, Alexander GE. Adaptive capacity: an evolutionary neuroscience model linking exercise, cognition, and brain health. Trends Neurosci 2017; 40: 408–421.
  5. Miki Ben-Dor M, Barkai R. Prey Size Decline as a Unifying Ecological Selecting Agent in Pleistocene Human Evolution. Quaternary 2021; 4: 7. https:// doi.org/10.3390/quat4010007.
  6. Raichlen DA, Polk JD. Linking brains and brawn: exercise and the evolution of human neurobiology. Proc Roy Soc B 2013; 280: 20122250.
  7. Alana M Horowitz et al. Blood Factors Transfer Beneficial Effects of Exercise on Neurogenesis and Cognition to the Aged Brain. Science 2020; 369 :167-173. doi: 10.1126/science.aaw2622.
  8. Hunter M R, Gillespie BW, Chen SYP. Urban Nature Experiences Reduce Stress in the Context of Daily Life Based on Salivary Biomarkers. Front Psychol 2019; 10:722.
Na imagem no alto, foto de Gemilang Sinuyudhan para Unsplash.

* Os artigos de colaboradores não exprimem necessariamente a opinião de Direto da Ciência, e são publicados com os objetivos de promover o debate sobre a ciência, a cultura, o meio ambiente e o ensino superior e de refletir a pluralidade de ideias sobre esses temas.


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3 Comentários

  1. Walace Gomes Leal said:

    A atividade intelectual tem que estar relacionada á atividade física. Defendo, como cientista, usar muito o cérebro e praticar exercícios, principalmente em ambientes naturais. Um cientista ou intelectual sedentário não viverá muito. Tem que haver uma integração de tudo, estudar, se exercitar, meditação, hábitos saudáveis de alimentação etc.

  2. Eduardo Lama said:

    Interessantíssimo e reflexivo prof.
    Sou a favor de atividades físicas junto a natureza , especialmente a idosos.
    Caminhadas mesmo em estilo de passeio por ambientes rodeados de árvores, flores, de cenário arbústeo além de oferecerem ar menos poluído, estimulam o cérebro nas suas diversas áreas, visual com as cores e formas,auditiva no balancear das folhas pelo vento, a memória de longo prazo por lembranças da infancia como um passeio com os pais em ambientes similares, sensação de calmaria pelo sons da natureza, e tantos outros neurotransmissores prazeirosos sendo liberados.
    Associando isso a uma equilibrada alimentação, hidratação, administração emocional do estresse no trabalho e familiar, cumprimos as ações básicas para uma vida ponderada e menos oxidativa.

  3. Maria L ewtchuk Espindola said:

    Gostaria de chamar a atenção de que pessoas que vivem muito e com todo o poder cognitivo e d raciocínio lógico são pessoas que se dedicam a filosofia, matemática, física, poetas, literárias, escritores, enfim cientistas, intelectuais, telematas…
    Enfim não existem Academia de esportistas, mas de letras, de ciências…

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