ZİHİNSEL PERFORMANSI GELİŞTİRMEK: BEYİN VE EGZERSİZ ARASINDAKİ BAĞLANTIYI ANLAMAK

FABIO COMANA | NASM VE ATHLETIC HOUSE ACADEMY İLE GÜNCEL KAL!

Nöroplastisite, 1970’lere kadar nispeten bilinmeyen bir kavramdı. O döneme kadar bilim insanları, beynimizin doğumdan kısa bir süre sonra yaklaşık 100 milyar nöronla (sinir hücresi) sabit bir yapıya kavuştuğunu ve fizyolojik olarak değişmez bir organ olduğunu kabul ediyordu (1, 2). Ancak son 15–20 yılda, beyin yapısını ve işlevini yaşam boyu değiştirme kapasitesine sahip çeşitli bileşiklerin keşfiyle birlikte bu alandaki çalışmalar büyük bir ivme kazandı. Ayrıca bu bileşiklerin egzersiz, fiziksel aktivite ve hatta zihinsel egzersizlerle nasıl olumlu yönde etkilendiği de ortaya çıkarıldı (3, 4).

Egzersizin beyin işlevlerini iyileştirmedeki en etkileyici başarı hikâyelerinden biri, 1990’larda Chicago’daki Naperville Central Lisesi’nde başlatılan ve başlangıçta “Zero Hour PE” olarak bilinen Learning Readiness Physical Education Programıdır (5). Bu programın asıl amacı, okul öncesinde yapılan fiziksel egzersizin öğrencilerin sınıftaki öğrenme kapasitesini artırıp artırmayacağını incelemekti. Programın başlatılmasından bu yana geçen süreçte, bu okul bölgesindeki öğrenciler hem ülkenin en fit hem de en zeki bireyleri arasında yer almaya başlamıştır.

Gerçekten de bu bölgedeki sekizinci sınıf öğrencileri, Uluslararası Matematik ve Fen Eğilimleri Araştırması’nda (TIMSS) ABD ulusal ortalamasının üzerinde performans göstermiş; hatta geleneksel olarak ABD’li öğrencilerin gerisinde kalan Çin, Japonya ve Singapur gibi ülkelerdeki birçok öğrenciyi geride bırakmıştır. Peki bu nasıl mümkün oldu?

Harvard Üniversitesi’nde paleoantropolog olan Daniel Lieberman, insan evrimini araştırmakta, beynimizin ve kafatasımızın zaman içinde türümüzün hayatta kalabilmesini sağlamak için nasıl evrildiğini ortaya koymaktadır (6). Düşünme, işlem yapma, strateji kurma, ekip halinde avlanma, sosyal gruplar içinde işlev gösterme ve iletişim kurma gibi ihtiyaçlarımız, beynimizin çeşitli bölgelerinde gelişimi tetikleyerek genel beyin işlevimizi artırmıştır. Özellikle bilinçli düşünme, karar verme, planlama, yargı, analiz ve kendini denetleme gibi işlevlerle bağlantılı olan frontal lob gibi bölgelerimizdeki bu gelişim günümüzde de devam etmektedir.

Ancak beynimiz yaşlandıkça bazı bölgelerde hacim kaybı ve bilişsel verimlilikte düşüş gibi olumsuz değişiklikler de yaşayabilir. Nitekim hafıza kaybı, ileri yaşlı bireyler arasında en sık bildirilen bilişsel şikâyetlerden biridir. 65 yaş üzeri bireylerin yaklaşık %10’unda bilişsel bozulma olduğu tahmin edilirken, bu oran 80 yaş üzeri bireylerde %50’ye kadar çıkmaktadır (7). Bu düşüşler genellikle beyin hücrelerindeki fizyolojik kayıplara bağlansa da, Alzheimer gibi hastalıklar, beyin kullanımının azalması, depresyon veya ilaçların etkisi de bu durumda rol oynayabilir. Bununla birlikte, yaşa bağlı bu bilişsel gerilemenin ana biyolojik risk faktörleri şunlardır:

• Oksidatif stres: Beynimiz vücuttaki oksijenin yaklaşık %20’sini kullanır ve zamanla serbest radikallerin birikmesi, DNA ve beyin içindeki temel lipitlerde hasar yaratarak nöronların ölmesine neden olabilir.
• Beyinde iltihaplanma: Genellikle sistemik dolaşımdan gelen iltihaplanma etkenleri, beynimizdeki ince kılcal damar ağı olan kan-beyin bariyeri (BBB) tarafından süzülür. Ancak yaşla birlikte bu filtreleme kapasitesi azalır. Örneğin interlökin-1 beta gibi sitokinler nöronları tahrip ederek nörogenezi (yeni nöron oluşumu) engeller.
• Yüksek homosistein seviyeleri: Plazmada doğal olarak bulunan bu amino asit, damar sertleşmesini teşvik eder; bu da beyin kan akışını, hafızayı ve beyin hacmini olumsuz etkiler.
• Hormon dengesizlikleri: Östrojen, testosteron ve DHEA gibi steroid hormonlar bilişsel işlevleri korumaya yardımcı olur ancak yaşla birlikte seviyeleri azalır.
• Beyin damar sağlığında bozulma: Sağlıklı damarlar ve yüksek HDL kolesterol seviyesi, beynin özellikle gri madde gibi bölgelerine yeterli kan akışını sağlar.
• Hipertansiyon: Beyindeki küçük kılcal damarlar, sürekli yüksek tansiyonun neden olduğu hasara karşı çok hassastır.
• Diyabet ve insülin direnci: Yüksek kan şekeri ve glikoz kullanımındaki yetersizlik, daha düşük nöronal büyüme faktörleri, azalmış beyin hacmi ve artan demans riskiyle ilişkilendirilmiştir.
• Stres ve anksiyete, kortizol hormonunun sürekli yüksek seviyelerde salgılanmasına neden olarak beyin dokusuna zarar verebilir (bu yazının ilerleyen kısımlarında ele alınacaktır).

Bu bilişsel gerilemeye neden olan bazı etkenler kaçınılmaz olabilir, ancak bu yaşa bağlı düşüşleri yavaşlatmak, durdurmak hatta tersine çevirmek mümkün mü? Cevap evet. Beyin sağlığı ve işlevini iyileştirmeye katkı sağlayan bileşiklerin sayısı her geçen gün artmaktadır. İlginç bir şekilde, bu bileşikler beynin bazı bölgelerinde diğerlerine göre daha etkili görünmektedir. Örneğin, kısa süreli bilgileri uzun süreli hafızaya dönüştürmekle görevli olan hipokampus, yaşla birlikte hacmini ve kapasitesini kaybetse de, bazı bileşiklerin artışı bu bölge üzerinde önemli olumlu etkiler göstermektedir (2, 8–10).

En önemlileri arasında:

• Beyin Türevli Nörotrofik Faktör (BDNF): belki de en önemlisidir çünkü nörogenezi (yeni sinir hücrelerinin oluşumu) uyarır ve dendritlerin (sinir uçları) uzunluğunu, kalınlığını ve yoğunluğunu artırarak özellikle hipokampusta sinir bağlantılarını geliştirir. BDNF, sinapsları (iki sinir arasındaki bağlantı noktaları) güçlendirir ve temizler, sinaptik verimliliği artırır ve sinaptik haritalamayı (nöronlar arasındaki bağlantılar ve kaybolan devrelerin yerine yeni devreler oluşturma) geliştirir. (BDNF ve egzersiz hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.)

• Vasküler Endotelyal Büyüme Faktörü (VEGF): Beyinde yeni kılcal damarlar oluşmasını sağlar, böylece oksijen ve glikozun beyin bölgelerine taşınmasını iyileştirir.

• Fibroblast Büyüme Faktörü-2 (FGF-2): Sinaptik verimliliği artırarak ve nöronlar arası bağ kurma eğilimini geliştirerek beyin dokusu büyümesini teşvik eder.

• İnsülin Benzeri Büyüme Faktörü-1 (IGF-1): Kas hücrelerinde üretilir, beyine taşınır ve hücrelere glikoz alımını artırarak BDNF’nin ihtiyaç duyduğu yakıtı sağlar.

Peki bu bileşiklerin seviyelerini nasıl artırabiliriz? Araştırmaların büyük bir bölümü, bu bileşiklerin düzeylerini artırmada egzersizin etkilerine odaklanmıştır (10). Düşük ila orta şiddette yapılan kardiyovasküler egzersizler BDNF seviyelerini artırırken, IGF-1 düzeylerinde belirgin bir artış gözlenmez. Buna karşın, VO₂max’ın %65’inin üzerindeki orta ila yüksek şiddette yapılan kardiyo egzersizleri; BDNF, VEGF, FGF-2, IGF-1 ve hatta insan büyüme hormonu (HGH) düzeylerinde artış sağlar. Bu hormon, beyin dokusunun gelişimine katkı sağlar. Haftada iki kez yapılan direnç antrenmanları da BDNF, VEGF, FGF-2, IGF-1 ve HGH seviyelerinde benzer artışlar göstermektedir. Her gün yapılan egzersiz, gün aşırı yapılan egzersize kıyasla BDNF seviyelerinde daha büyük bir artış sağlar (%150’ye karşılık %124); ancak yaklaşık dört haftalık antrenmandan sonra bu seviyeler eşitlenmektedir (10). Egzersiz ayrıca, kan-beyin bariyerinin (BBB) verimliliğini artırır ve beynimizdeki serotonin, dopamin, norepinefrin, glutamat ve GABA gibi nörotransmitterlerin dengesini geliştirerek ruh hali ve bilişsel işlevler üzerinde olumlu etkiler yaratır.

Her ne kadar birçok araştırma haftada iki ila üç kez, 30 dakikalık egzersizi önermiş olsa da, Spark ve A User’s Guide to the Brain kitaplarının yazarı John Ratey (3, 11), günde sadece sekiz ila on iki dakika süren, terlemeye ve nefes alışverişinin hızlanmasına neden olan bir egzersizin (yani yaklaşık maksimum kalp atış hızının %60’ı veya daha yüksek bir yoğunlukta) bile BDNF gibi pek çok bileşiğin artışını sağlamak için yeterli olduğunu belirtmektedir. Ayrıca, çapraz lateral hareketlerin (XLP) –yani vücudun iki tarafını çaprazlayan veya karşıt uzuvları içeren hareketlerin– dahil edilmesi, beynin sol ve sağ yarımkürelerini birbirine bağlayan ve aralarındaki iletişimi kolaylaştıran korpus kallozumu güçlendirmeye yardımcı olur.

Uygulamayı planladığınız herhangi bir beyin destekleyici programın çok yönlülüğünü artırmak için, programlarınıza zihinsel egzersizleri de dahil etmeyi düşünün; bu, fiziksel yorgunluktan hoş bir mola da sağlayabilir.

• Zihinsel egzersizler, ister bir mobil beyin fonksiyonu uygulamasıyla (örn. Lumosity) ister manuel olarak yapılsın, bazı beyin geliştirici bileşiklerin artışını da uyarabilir. Buradaki amaç, (a) beyninizi alışılmışın dışında yollarla görevleri tamamlamaya zorlamak veya (b) görevleri yerine getirirken beynin birden fazla bölgesini eşzamanlı olarak devreye sokmaktır:

• Geriye Sayma (Backward Digit Span): Belirli aralıklarla (ör. 100’den 7’şer 7’şer geri saymak) mümkün olan en hızlı şekilde sayıları geriye doğru sayma.

• Kelimeleri Tersine Heceleme (Backwards Word Spell): Kelimeleri geriye doğru ve yüksek sesle hecelemek (yazmak yok), kelimelerin uzunluğunu ve zorluk seviyesini aşamalı olarak artırmak (örn. world, hospital, responsibility).

• Sıralı Bilgi Oyunları (Sequenced Information Games): Bir isim dizisinin (örn. Fred, Stacy, Richard, Stanley, Ida, Edward) yazılmasının ardından, kişinin hafızadan şu görevleri tamamlaması istenir:

• Diziyi geriye doğru tekrar etme
• İsimleri alfabetik sıraya dizme
• İsimleri kelime uzunluğuna göre sıralama

• Görev Zinciri Problemleri (Tasking Challenges): Bir dizi görevi yerine getirmek ve her bir görevi başka bir görevle değiştirilene kadar sürdürmek. (Not: Birden fazla sözlü veya fiziksel görev eşzamanlı olarak yapılabilir.) Tüm görevler tamamlandıktan sonra kişiye belirli bir görev hatırlatılır (örn. “3. görev neydi?”). Bu soru hemen sorulabileceği gibi oturumun ilerleyen bir aşamasında da sorulabilir.

Örnek Görev Dizisi:

• 10’dan geriye say
• Elleri başının üzerinde sallamak
• Olduğun yerde yürüyüş yap (march in place)
• Parmak şıklatmak
• Alfabeyi geriye doğru saymak
• Ayaklarını yere vurmak

Stres ve Kortizol: Ne yazık ki, birçoğumuz için kronik psikolojik stres ve sürekli yüksek kortizol seviyeleri artık olağan bir yaşam biçimi haline gelmiş durumda. Bu sürekli yüksek kortizol seviyeleri, kısa süreli öğrenme ve uzun süreli hafıza süreçlerinde rol alan hipokampüsteki hücrelere zarar verir. Sonuç olarak, serbest radikal saldırıları dendritlerin kısalmasına ve yok olmasına neden olur, BDNF seviyelerini düşürür, nörojenezi azaltır ve nöronal atrofi riskini artırır. Bu süreç, hipokampüsü yöneten ve duygularımızın büyük bir kısmından sorumlu olan amigdalanın daha fazla kontrol kazanmasına yol açabilir. Böylece duygusal stres seviyelerimiz yükselir, kortizol daha da artar ve bu kısır döngü devam eder.

Ayrıca, yüksek kortizol seviyeleri geceleri delta uykusu (evre 4 veya derin uyku) fazına geçişimizi de engelleyebilir. Bu uyku evresi, beynin kısa süreli öğrenmeyi uzun süreli hafızaya dönüştürdüğü ve büyüme hormonunun (HGH) beyin dokusu dahil olmak üzere dokuları onardığı kritik bir süreçtir. Kortizol aynı zamanda hipotalamustan büyüme hormonunu baskılayan somatostatin salınımını uyararak hipofiz bezinden HGH salınımını doğrudan engelleyebilir. Görünüşe göre zihinsel ve fiziksel egzersiz yoluyla veya her ikisini birden kullanarak yapılan beyin geliştirici girişimler, etkili stresle başa çıkma stratejileri olmadan neredeyse sonuçsuz kalabilir. 

Beyin Dostu Besinler: Beyin gücünü artıran özel gıdalar var mı? Araştırmacılar bu konuda kesin bir iddiada bulunamasa da, bazı besinlerin potansiyel faydalar sağladığı görülmektedir: 

• Antioksidanlar: Yeşil çayda bulunan polifenoller ve koyu renkli meyve, sebze ve bitkilerde (örn. yaban mersini, kırmızı lahana, patlıcan) bulunan antosiyaninler serbest radikallerle savaşmada etkili olabilir.
• Balık yağları: 1.200 mg eikosapentaenoik asit (EPA) ve 200 mg dokosahekzaenoik asit (DHA) içeren balık yağları, bilişsel gerileme oranlarını düşürebilir ve demans gelişme riskini azaltabilir.
• Folat ve B vitaminleri: 800 mg folik asit ile B6 ve B12 vitaminleri (daha düşük bir etkiyle) kanımızdaki homosistein seviyelerini azaltabilir.
• Kafein (ölçülü miktarda): Kan-beyin bariyerinin (BBB) korunmasına yardımcı olabilir ve Alzheimer hastalığıyla ilişkili bir protein olan plazma amiloid-beta seviyelerini düşürebilir.
• Glukoz: Beyne yakıt sağlayan glukozun sağlıklı kaynakları ve dozları önemlidir; çünkü insülin, amino asitlerin hücrelere alımında rol oynar. Kas hücrelerinin triptofanı tercih etmemesi nedeniyle insülin artışı, triptofanın beyne girişini ve dolayısıyla serotonin üretimini artırabilir. Bununla birlikte, gün boyunca dallı zincirli amino asitlerin (BCAA) alınması, triptofanla rekabet ederek beyne geçişini azaltabilir; bu da triptofanın yorgunluk oluşturucu etkisini düşürerek beynin odaklanmasını ve uyanıklığını destekler.

Sonuç olarak,zihin ve beden arasındaki bağlantının farkındayız; fakat egzersizin beyne olan faydalarını destekleyen araştırmalar, beynin genel yapısını ve işlevini iyileştiren yeni bileşikler keşfettikçe genişlemeye devam ediyor. Neden hizmetlerinizi ve programlarınızı, geleneksel yaklaşımlarda çoğu zaman ihmal edilen kritik psikolojik-duygusal alanları da kapsayacak şekilde genişletmeyi düşünmüyorsunuz? Unutmayın: Etkili bir zihin-beden programı, içerdiği stresle başa çıkma mekanizmaları kadar iyidir. Bu nedenle sadece çok çalışmak değil, akıllıca çalışmak en önemli anahtardır.

Referanslar

1. Pascual-Leone A, Amedi A, Fregni F, and Merabet LB, (2005). The plastic human brain cortex. Annual Review of Neuroscience, 28:377 – 401.
2. Shaw C, and McEachern J (editors), (2001). Toward a Theory of Neuroplasticity. London, England: Psychology Press.
3. Ratey JJ, and Hagerman E, (2008). The Revolutionary New Science of Exercise and Brain. New York, NY. Little, Brown and Company.
4. Bramble1 DM, and Lieberman DE, (2004). Endurance running and the evolution of Homo. Nature, 432: 345 – 352.
5. Sparking Life. Power Your Brain Through Exercise. www.sparkinglife.org. Retrieved Sep, 2014.
6. Lieberman DE, (2011). The Evolution of the Human Head. Cambridge, MA: Harvard University Press.
7. Centers for Disease Control and Prevention (2011). Cognitive Impairment. http://www.cdc.gov/aging/pdf/cognitive_impairment/cogImp_poilicy_final.pdf. Retrieved Sep, 2014.
8. Huang EJ, and Reichardt LF, (2001). Neurotrophins: roles in neuronal development and function. Annual Review of Neuroscience, 24:677 – 736.
9. Cotman CW, and Berchtold NC, (2002). Exercise: a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends in Neuroscience, 25(6):295 – 301.
10. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, Basak C, Szabo A, Chaddock L, Kim JS, Heo S, Alves H, White SM, Wojcicki TR, Mailey E, Vieira VJ, Martin SA, Pence BD, Woods JA, McAuley E, and Kramer AF, (2011). Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America, 108(7): 3017 – 3022.
11. Ratey, JJ (2001). A User’s Guide to the Brain. New York, NY, Random House, Inc.
12. Davis JM, (1995). Carbohydrates, branched-chain amino acids, and endurance: the central fatigue hypothesis. International Journal of Sports Nutrition, 5:S29 – 38.

FABIO COMANO

M.A., M.S., San Diego Eyalet Üniversitesi, Kaliforniya Üniversitesi San Diego Kampüsü (UCSD) ve NASM’de öğretim görevlisidir. Aynı zamanda Genesis Wellness Group’un başkanıdır. Daha önce Amerikan Egzersiz Konseyi (ACE) bünyesinde egzersiz fizyoloğu olarak görev yapmış ve ACE’nin IFT™️ modeli ile ACE’nin yüz yüze Personal Trainer eğitim atölyelerinin orijinal geliştiricisi olmuştur. Kariyerinde ayrıca üniversite düzeyinde baş antrenörlük, kuvvet ve kondisyon koçluğunun yanı sıra Club One için spor salonları açma ve yönetme gibi görevleri de bulunmaktadır. Uluslararası düzeyde birçok sağlık ve fitness etkinliğinde konuşmacı olarak yer almış, çeşitli medya kuruluşlarında sözcü olarak çalışmış ve birçok kitap ve bölümün yazarlığını yapmıştır.

Kaynak: https://blog.nasm.org/fitness/boosting-brain-fitness-understanding-brain-exercise-connection