martes 31 de enero de 2023 - Edición Nº106

Investigación | 29 nov 2022

Una perspectiva evolutiva

¿Por qué los cerebros humanos están adaptados para obtener importantes beneficios de las actividades aeróbicas?

Un artículo que nos invita a comprender cómo se adapta a lo largo de la historia nuestro cerebro a la actividad física, y demostrar por qué el ejercicio aeróbico es un potente estímulo para la neurogénesis, la proteccioón de nuevas neuronas y refuerza la cognición y el rendimiento cerebral.


Por: Basada en nota de Intramed

Introducción

Numerosas dimensiones de la salud humana se ven influenciadas de manera beneficiosa por la actividad física, incluida la salud neurológica. Múltiples líneas convincentes de evidencia indican que la actividad física, especialmente el ejercicio aeróbico, es un potente estímulo para el cerebro humano.

No obstante, ciertos tipos de actividad física también pueden provocar daño cerebral agudo y posibles secuelas neurodegenerativas.

Los ejemplos más notables son los deportes que aumentan el riesgo de conmoción cerebral y exposición a impactos repetitivos en la cabeza.

Por lo tanto, los neurólogos deportivos se enfrentan a un enigma interesante: ¿por qué el cerebro humano depende de la actividad física para funcionar de manera óptima y, al mismo tiempo, es susceptible al daño de formas particulares de atletismo?

Si bien el conocimiento de los mecanismos inmediatamente responsables de un fenómeno biológico es necesario para explicar cómo existe ese fenómeno, solo la teoría de la evolución y los datos pueden explicar por qué existe. Por lo tanto, se deduce que una comprensión científica satisfactoria de por qué las actividades deportivas son necesarias y potencialmente peligrosas para la salud del cerebro humano requiere una perspectiva evolutiva.

El objetivo de este trabajo es proporcionar respuestas a dos preguntas claves sobre la influencia de la actividad física sobre la salud neurológica a lo largo de la historia. Primero, ¿para qué tipo de actividad física estamos los humanos adaptados y para cuál no? Segundo, ¿cómo han co-evolucionado los cerebros humanos con los patrones de actividad física?

 

¿A qué tipos de actividad física están adaptados los humanos?

Para mostrar que los humanos están adaptados para ciertos tipos de actividad física, es útil recordar a Darwin y su teoría de la selección natural.

La selección natural es el resultado de tres fenómenos: (1) todos los organismos tienen rasgos que varían; (2) algunos de estos rasgos se heredan; y (3) los organismos compiten por los recursos. La profunda intuición de Darwin fue que, con el tiempo, los rasgos hereditarios que mejoran o dificultan la capacidad de un organismo para competir y producir descendencia se vuelven más o menos comunes a lo largo de las generaciones.

Muchas adaptaciones humanas se relacionan con nuestra capacidad de estar físicamente activos. La supervivencia y el éxito reproductivo entre los humanos, como en todos los animales, dependen de la capacidad de moverse para obtener recursos, encontrar pareja y evitar a los depredadores. La selección natural ha dado lugar a diversos patrones de actividad física entre los animales

Específicamente, los humanos están bien adaptados para actividades que requieren resistencia en lugar de potencia y para actividades que son raras o están ausentes en otros primates y mamíferos, como la capacidad de caminar y correr largas distancias a velocidades relativamente rápidas en condiciones cálidas y áridas.

Los patrones únicos de actividad física de los humanos comenzaron una vez que los linajes de humanos y chimpancés se separaron de nuestro último ancestro común  hace entre 8 y 5 millones de años. Esta especie era una forma de mono cuadrúpedo que vivía en los bosques tropicales de África. Es casi seguro que estaba bien adaptado para escalar árboles, pelear y otras actividades que requerían potencia, pero era menos capaz de actividades de resistencia como los viajes de larga distancia.

Hay evidencia de que los Australopithecus (7-4 millones de años) estaban adaptados para una combinación de actividades tanto en el suelo como en los árboles, con sus extremidades inferiores mostrando adaptaciones clave para caminar bípedos, pero sus extremidades superiores conservando muchas características útiles para trepar. A pesar de que en Australopithecus el  bipedalismo probablemente no era del todo parecido a los humanos, la selección natural aparentemente favoreció las adaptaciones que les permitieron viajar y obtener alimentos de manera más eficiente en hábitats abiertos y no boscosos.

El Homo erectus (3-2 millones de años) fue el antepasado más antiguo conocido con un cuerpo que era esencialmente humano.  A diferencia del Australopithecus, que retuvo adaptaciones para la vida en los árboles, H. erectus era un bípedo totalmente comprometido. Fue la primera especie en practicar una forma de vida de caza y recolección, estas  significaron una fuerte dependencia de las actividades que requieren resistencia, sobre todo caminar largas distancias. Hoy en día, pocos grupos humanos continúan viviendo de la caza y la recolección, pero aquellos que lo hacen y que habitan en África árida y cálida.

Otra adaptación fundamental del H. erectus era su capacidad para la carrera de resistencia, muy probablemente para la caza. La persistencia de la caza es posible gracias a la capacidad de los humanos para correr largas distancias a velocidades que requieren que los mamíferos cuadrúpedos galopen.

Una de las ventajas que tienen los humanos a esta velocidad es la capacidad única desarrollada para enfriar el cuerpo sudando.

 

¿Cómo han co-evolucionado los cerebros humanos con los patrones de actividad física?

A pesar de que los Australopithecus tenían cerebros ligeramente más grandes que los chimpancés, el agrandamiento cerebral fue pronunciado en el H. Erectus.  Los cerebros crecieron aún más en los descendientes, incluido H. neanderthalensis (1170–1740cm3) y los humanos modernos, H. sapiens (1100–1900cm3). La coincidencia entre el pico inicial en el tamaño del cerebro en H. Erectus y la aparición de adaptaciones para la resistencia y el estilo de vida de los cazadores-recolectores sugiere fuertemente que estos fenómenos están vinculados evolutivamente.

La subsistencia de los cazadores-recolectores depende de manera crítica de nuestras habilidades cognitivas únicas y complejas. Entre las habilidades más vitales se encuentra una mayor capacidad para cooperar, que debe haber sido habilitada en H. erectus y ancestros más recientes por expansión cerebral. Para lograr esto se requiere un cerebro equipado para el aprendizaje cultural, en el que el comportamiento social de una persona se forma a partir de la información obtenida de otros miembros del grupo.

El aprendizaje cultural, a su vez, requiere una teoría de la mente completamente desarrollada (la capacidad de comprender la mente de los demás), el poder de razonar, la facultad de comunicarse a través del lenguaje y la conducta simbólica, los medios para realizar un seguimiento de las interacciones sociales complejas y los medios para frenar los impulsos egoístas y agresivos

La caza plantea el desafío cognitivo adicional y exigente de tener que anticipar los patrones de movimiento de presas evasivas y, a menudo, crípticas, no solo para localizar al animal en primer lugar, sino también para rastrearlo. Lograr estas hazañas requiere tanto pensamiento inductivo como deductivo: lógica inductiva para encontrar y seguir al animal basándose en pistas de huellas, rastros y otras vistas y olores, y lógica deductiva para formular hipótesis sobre cómo es probable que el animal se comporte y use pistas para probar estas predicciones. Los elementos cognitivos empleados en el rastreo de animales pueden representar las raíces del pensamiento científico.

Aunque los fundamentos neurofisiológicos de la motivación y la propensión de los seres humanos a determinados tipos de actividad física no se comprenden completamente, es probable que un componente crucial sea el circuito de recompensa natural del cerebro. Este sistema altamente sensible responde a los estímulos generados por la actividad física, especialmente el ejercicio aeróbico, y parece desempeñar un papel importante en la motivación de las personas para ser físicamente activas y mejorar el rendimiento.

 

¿Para qué tipos de actividad física los cerebros humanos no están bien adaptados?

Aunque los médicos pueden pensar en el ejercicio como una estrategia para prevenir o ayudar a tratar enfermedades, los biólogos evolutivos piensan en la actividad física como una adaptación antigua. Desde esta perspectiva, hasta hace muy poco, los humanos nunca podían evitar la actividad física; por lo tanto, los cerebros humanos la requieren simplemente porque evolucionamos para ser físicamente activos. La pregunta más interesante es por qué los cerebros humanos evolucionaron para funcionar tan mal sin actividad física.

En el cerebro, el aumento de los niveles de actividad física, especialmente el ejercicio aeróbico, dan como resultado una mayor producción de factores neurotróficos que, a su vez, aumentan la neurogénesis, la neuroprotección y la función cognitiva.

El argumento de que los cerebros humanos están mal adaptados a individuos físicamente activos pero con energía limitada conduce al concepto de enfermedades de desajuste. Los desajustes son enfermedades que son más frecuentes o graves en la actualidad porque nuestros cuerpos y cerebros están mal o inadecuadamente adaptados a los entornos modernos.

Los dos criterios principales para identificarlas son que:

  1. La enfermedad es actualmente más frecuente o más grave que entre las poblaciones humanas del pasado.
  2. Los determinantes prevenibles de la enfermedad se han vuelto más comunes en los ambientes modernos.

Varias enfermedades neurológicas y psiquiátricas son buenas candidatas para enfermedades de desajuste, especialmente aquellas en las que la inactividad física es un factor de riesgo o puede acelerar la enfermedad, como el Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la esclerosis múltiple, la ansiedad y la depresión. Lograr una mejor comprensión de la salud neurológica y mental de los cazadores-recolectores vivos y otras poblaciones no industrializadas de vida tradicional contemporánea debería ser un objetivo de investigaciones futuras.

Una perspectiva evolutiva también es relevante para abordar por qué los cerebros humanos son tan susceptibles a sufrir daños por actividades particulares que son comunes en algunos deportes. A lo largo de la historia evolutiva, los cráneos humanos se volvieron cada vez más frágiles y propensos a las fracturas.

Aunque los mecanismos responsables de este aumento de la fragilidad del cráneo no se conocen bien, un factor importante podría ser la reducción de la reactividad de los andrógenos en los humanos modernos, que puede haber sido favorecida por la selección natural porque facilitó la caza y la recolección al promover la tolerancia social. Independientemente de las causas, sin embargo, la consecuencia de este cambio evolutivo es que los cerebros humanos son especialmente vulnerables a las hemorragias por fracturas de cráneo.

 

Como conclusión

Los cerebros humanos requieren actividad física para funcionar de manera óptima porque evolucionaron entre nuestros ancestros cazadores-recolectores que casi nunca pudieron evitar el ejercicio basado en la resistencia. Además, debido a que la energía de los alimentos era limitada entre nuestros antepasados, se desarrollaron para requerir estímulos de la actividad física ajustables a la capacidad de demanda.

Los cerebros humanos están mal adaptados a la inactividad física extrema típica de muchas personas en la actualidad, lo que con toda probabilidad contribuye a la alta prevalencia y gravedad actual de muchos trastornos neurológicos y de salud mental. Gracias a nuestra historia evolutiva como cazadores-recolectores físicamente activos, los cerebros humanos están adaptados para obtener importantes beneficios para la salud de las actividades atléticas, especialmente aquellas que involucran ejercicio aeróbico.

Sin embargo, desafortunadamente los cerebros humanos excepcionalmente grandes también son vulnerables a ser dañados por ciertos deportes, especialmente aquellos de contacto/colisión, que aumentan el riesgo de conmoción cerebral y exposición repetitiva a los impactos en la cabeza.

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