งานวิจัย: Adaptive Capacity: An evolutionary-neuroscience model linking exercise, cognition, and brain health

• มีทฤษฎีอยู่ว่า การออกกำลังกายกับสมอง ในธรรมชาติอาจมีความสัมพันธ์กันในลักษณะของ
  การขยับตัวเพื่อออกล่าหรือหาอาหาร(ออกกำลังกาย) - > เกิดกระบวนการหลั่ง neurotropin - > กระตุ้นสมอง ให้พัฒนาทักษะ ความจำ(เพื่อให้พร้อมสำหรับการล่า หรือ จดจำทิศทางและแหล่งอาหาร)

  • หรือ อีกนัยหนึ่งคือ ออกกำลังกาย -> ร่างกายเข้าใจว่ายังต้องมีการล่าอยู่ -> สมองยังจำเป็นต้องใช้ -> กระตุ้นการสร้าง neurotropin -> ผลคือ สมองยังดีอยู่ ไม่ฝ่อลีบ(Atrophy), มีการพัฒนาทักษะในช่วงที่ออกกำลังกาย

  ซึ่งในยุคปัจจุบันที่มนุษย์ไม่ค่อยได้ออกกำลังกายเลย(Sedentary life style) ก็จะไม่มีการกระตุ้นสมอง ดังทฤษฎีข้างต้น ส่งผลให้เกิดการฝ่อลีบ(Atrophy)ของสมองตามอายุ เพราะ สุขภาพสมอง อาจถูกผูกติดไว้กับเงื่อนไขของการขยับตัว หากไม่ขยับ ธรรมชาติก็จะลดการทำงานของสมองลง เพื่อประหยัดพลังงานไม่ให้สูญเปล่า จนเกิดเป็นการฝ่อลีบของสมองขึ้น

• การออกกำลังกายช่วยในการกระตุ้นการสร้างแขนงหลอดเลือดใหม่(angiogenesis) เพื่อเลือดไปเลี้ยงสมอง(Cerebral perfusion) ซึ่งส่งผลสำคัญในการ คงสภาพโครงสร้างสมองไม่ให้ฝ่อลีบ ป้องกันสมองเสื่อม

• การออกกำลังกาย จัดว่าเป็น cognitive challenge ต่อสมองอย่างหนึ่ง เพราะ การเคลื่อนไหวเร็วขึ้น, วางแผนหลบสิ่งกีดขวาง ฯลฯ ต้องอาศัยการทำงานของสมองอย่างมาก(motor control, sensory & attention system, decision & planning, spatial memory & navigation) และการออกกำลังกายอย่างเดียว ก็ช่วยพัฒนาระบบประสาทได้อยู่แล้ว
  แต่ในการทดลอง หนู(และมนุษย์)ที่มีการทำแบบฝึกสมอง ในขณะออกกำลังกายไปด้วย(เช่น วิ่งหาอาหารในเขาวงกต-หนู, กีฬาที่ต้องวิ่งไปคิดไป-มนุษย์) พบว่าช่วยให้เกิดการพัฒนาได้ดีกว่า, มี BDNF ในระบบประสาทมากกว่าการออกกำลังกายอย่างเดียว หรือที่เกิด BDNF น้อยที่สุดคือ การทำแบบฝึกสมองอย่างเดียวโดยไม่ออกกำลังกายเลย(sedentary life)
  นอกจากนี้ระยะเวลาทิ้งห่างของการฝึกสมองหลังออกกำลังกายสั้นลงเท่าไหร่ เซลล์ประสาทใหม่ก็จะอยู่รอดได้มากขึ้นเท่านั้น(ทำกิจกรรมที่ใช้สมอง หลังออกกำลังกาย จะได้ผลดีมาก เช่น นั่งสมาธิ, อ่านหนังสือ, ฝึกเล่นดนตรี, เขียนโปรแกรม, เรียนภาษา ฯลฯ) ความสัมพันธ์นี้คล้ายกับ ความสัมพันธ์ระหว่าง การวิ่งออกหาอาหาร แล้วต่อด้วย การใช้สมองในการพัฒนาทักษะ การวางแผนและการล่า และจดจำตำแหน่งทิศทางแหล่งอาหารในบรรพบุรุษมนุษย์

  • การออกกำลังกาย อาจจัดว่าเป็น trigger สำหรับการหลั่ง neurotrophins ต่างๆ สำหรับการพัฒนาสมอง(เช่น ในหนูทดลอง จะมีการหลั่ง myokines คือ FNDC5, cathepsin B จากกล้ามเนื้อ ซึ่งกระตุ้นการเพิ่มของ BDNF ได้)
    หากไม่การออกกำลังกายเลย ก็จะไม่มีการ trigger กระบวนการทางชีวเคมีเหล่านี้ และไม่เกิดการเปลี่ยนการพยายามฝึกสมอง(cognitive effort) ไปเป็นการพัฒนาในระดับโครงสร้างของสมองจริงๆ(brain benefit)
  • การออกกำลังกายโดยตัวมันเอง ก็จัดว่าเป็น cognitive challenge ซึ่งช่วยเพิ่มการอยู่รอดของเซลล์ประสาทใหม่อยู่แล้ว เพียงแต่ถ้าเราฝึกอย่างอื่น ต่อเนื่องหลังออกกำลังกายด้วย ก็จะได้ผลมากขึ้นไปอีก

    เพิ่มเติมจาก Gemini AI BDNF มีค่าครึ่งชีวิตสั้นมาก หากไม่ออกกำลังสมอง (Cognitive Task) ทันทีหลังออกกำลังกายภายใน 1-2 ชั่วโมง เซลล์ประสาทใหม่ที่สร้างขึ้นอาจฝ่อไปเอง (Apoptosis) โดยไม่ได้ถูกรวมเข้ากับวงจรประสาทจริง

  • การออกกำลังกายหนักปานกลาง(moderate intensity) ในหนู ทำให้เกิด BDNF มากที่สุด หากหนักกว่านี้กลับได้น้อยกว่า(Inoue et al.)
    • แต่ในมนุษย์หลายๆงานวิจัยพบว่า??? การออกกำลังแบบความเข้มข้นสูง สั้นๆ สลับพัก หรือ High intensity interval training(HIIT) ทำให้ได้ BDNF มากที่สุด แต่ทั้งนี้หากออกกำลังกายหนักในสัดส่วนที่มากเกินไปจนล้า อาจทำให้ได้ผลตรงกันข้ามคือ เกิด cortisol และ BDNF ต่ำกว่าปกติแทน
    • การออกกำลังกายความเข้มข้นปานกลาง(moderate exercise)ก็ได้ผลดีในการเพิ่ม BDNF เช่นกัน เช่น วิ่ง zone 3 นาน 40 นาที ส่วนการวิ่งหนัก(HIIT) แม้จะได้ BDNF มากกว่า และดูใช้เวลาสั้นกว่าเล็กน้อย แต่ทำไม่ได้ทุกวัน เพราะจะล้าและบาดเจ็บจนอาจเกิดผลตรงข้าม การวิ่งใน zone 3(aerobic zone) ที่บาดเจ็บน้อย ไม่ล้า ทำได้เรื่อยๆอย่างปลอดภัย อาจเป็นการออกกำลังกายที่ดีที่สุดสำหรับสมอง

      เพิ่มเติมจาก Gemini AI งานวิจัยให้ แนวคิดเรื่อง AUC (Area Under the Curve) จากงานวิจัยของ Schmolesky (2013): การออกกำลังกายหนักปานกลางแต่นาน (เช่น Mod40 - วิ่งต่อเนื่อง 40 นาที) อาจให้ "ปริมาณ BDNF รวม" ในสมองมากกว่าการวิ่งหนักสั้นๆ (Vig20) เพราะหน้าต่างเวลาที่สมองได้รับสารบำรุงนั้นยาวนานกว่า