Streszczenie wykonawcze
Aktywność fizyczna nie „chroni mózgu” przez jeden mechanizm. Dane z badań na ludziach i zwierzętach wskazują raczej na nakładający się zestaw adaptacji: wzrost sygnalizacji neurotroficznej, poprawę plastyczności synaptycznej i wsparcia naczyniowego, korzystną regulację stanu zapalnego i równowagi oksydacyjno-antyoksydacyjnej, biogenezę mitochondriów oraz kontrolę jakości białek i organelli przez autofagię. BDNF, IGF-1 i VEGF należą do najlepiej poznanych mediatorów tych procesów. [1]
Najmocniejsze dowody przyczynowe dotyczące neurogenezy, synaptogenezy i mechanizmów molekularnych pochodzą z modeli zwierzęcych. U ludzi badania randomizowane pokazują natomiast, że regularny wysiłek może poprawiać wybrane funkcje poznawcze oraz zmieniać strukturę hipokampa. W klasycznym badaniu Ericksona i wsp. roczny trening aerobowy u starszych osób zwiększył objętość przedniej części hipokampa o około 2%; nie wolno jednak utożsamiać wzrostu objętości w MRI z bezpośrednim dowodem powstawania nowych neuronów. [2]
W praktyce najbardziej konsekwentne wyniki dotyczą regularnego wysiłku aerobowego oraz programów wieloskładnikowych. W metaanalizie sieciowej 42 randomizowanych badań u osób z łagodnymi zaburzeniami poznawczymi najlepiej wypadał trening wieloskładnikowy; korzystne wyniki obserwowano m.in. przy około 30 minutach ćwiczeń 3–4 razy w tygodniu przez 12–24 tygodnie i intensywności około 60–85% HRmax. Autorzy podkreślali jednak znaczną heterogeniczność badań, dlatego nie jest to uniwersalna „dawka neuroprotekcyjna”. [3]
Założenia i zakres
W poleceniu nie określono ram czasowych publikacji, dlatego przyjęto brak dolnej granicy daty, uwzględniając zarówno badania fundamentalne, jak i literaturę dostępną do 2 października 2026 r. Priorytet otrzymały badania pierwotne, randomizowane badania kliniczne, metaanalizy i przeglądy systematyczne w języku angielskim lub polskim; w wybranym korpusie źródeł dominują publikacje anglojęzyczne.
„Neuroprotekcja” jest tu rozumiana szeroko: jako zwiększanie odporności układu nerwowego na uszkodzenie i starzenie, wspieranie plastyczności, homeostazy komórkowej i funkcji poznawczych. Nie oznacza to, że sam trening gwarantuje zapobieganie chorobie Alzheimera, Parkinsona czy innemu schorzeniu neurologicznemu.
Ponieważ nie wskazano konkretnej choroby ani wieku odbiorców, część praktyczna odnosi się przede wszystkim do dorosłych i osób starszych, w tym osób z łagodnymi zaburzeniami poznawczymi. Zakresy wysiłku podajemy tylko tam, gdzie zostały opisane w badaniach; nie należy ich traktować jako indywidualnej recepty medycznej. Szczególnie w rehabilitacji neurologicznej obciążenie musi być dostosowane do stanu funkcjonalnego, chorób współistniejących i tolerancji wysiłku.
Wprowadzenie
Mózg przez wiele lat przedstawiano jako narząd stosunkowo mało podatny na przebudowę po zakończeniu rozwoju. Dziś wiadomo, że nawet w dorosłym układzie nerwowym zachodzą zmiany siły połączeń synaptycznych, struktury dendrytów, unaczynienia i metabolizmu komórkowego. Badania na zwierzętach pokazały ponadto, że bieganie może zwiększać neurogenezę hipokampalną oraz wzmacniać długotrwałe wzmocnienie synaptyczne, czyli LTP – jeden z komórkowych mechanizmów uczenia się i pamięci. [4]
Szczególną rolę przypisuje się hipokampowi, strukturze ważnej dla pamięci i uczenia się, a zarazem podatnej na proces starzenia. Kwestia powstawania nowych neuronów w dorosłym ludzkim hipokampie przez lata była przedmiotem sporu. Opublikowane w 2026 r. badanie post mortem wykorzystujące sekwencjonowanie RNA i dostępności chromatyny na poziomie pojedynczych jąder przeanalizowało 355 997 jąder komórkowych i zidentyfikowało populacje komórek macierzystych, neuroblastów i niedojrzałych neuronów ziarnistych. Wzmacnia to dowody na występowanie neurogenezy u dorosłych ludzi, ale nie dowodzi jeszcze, że wysiłek fizyczny zwiększa ją u żyjącego człowieka. [5]
Mechanizmy biochemiczne
BDNF – sygnał sprzyjający plastyczności
BDNF, czyli mózgowy czynnik neurotroficzny, wspomaga przeżycie neuronów i plastyczność synaps. U ludzi jego stężenie można oznaczać we krwi, choć BDNF obwodowy nie jest bezpośrednim pomiarem stężenia BDNF w mózgu.
W badaniu Ferrisa, Williamsa i Shen 15 młodych dorosłych wykonywało wysiłek na cykloergometrze o różnych intensywnościach. Stężenie BDNF wzrosło o około 13% po wysiłku przekraczającym próg wentylacyjny i o 30% po stopniowanym teście maksymalnym, podczas gdy wysiłek o intensywności poniżej progu nie powodował istotnego wzrostu. Zmiana BDNF korelowała ze wzrostem mleczanu. Próba była jednak bardzo mała, dlatego nie można z niej wyprowadzać uniwersalnych progów treningowych. [6]
Szerszy obraz daje metaanaliza 55 badań: pojedyncza sesja ćwiczeń zwiększała obwodowe BDNF ze średnią standaryzowaną różnicą 0,59, a dłuższy wysiłek wiązał się z większą odpowiedzią. Jednocześnie wielkość efektu zależała m.in. od płci oraz tego, czy BDNF oznaczano w osoczu, czy w surowicy. [7]
IGF-1 i VEGF – połączenie między ruchem, naczyniami a neuronami
Znacznie silniejsze dowody mechanistyczne uzyskano u zwierząt. Trejo, Carro i Torres-Alemán trenowali szczury, a następnie blokowali przenikanie krążącego IGF-1 do mózgu. Blokada praktycznie znosiła wzrost liczby nowych neuronów hipokampalnych wywoływany wysiłkiem. Sugeruje to, że IGF-1 pochodzący z krążenia jest jednym z koniecznych pośredników neurogenezy indukowanej ćwiczeniami – przynajmniej u szczurów. [8]
Podobnie VEGF, najlepiej znany jako regulator wzrostu naczyń, uczestniczy w odpowiedzi hipokampa na wysiłek. Fabel i wsp. wykazali u myszy, że zahamowanie obwodowej sygnalizacji VEGF znosiło wzrost neurogenezy wywołany bieganiem, nie redukując przy tym neurogenezy podstawowej. [9]
Neurogeneza i synaptogeneza
W fundamentalnym eksperymencie van Praaga i wsp. myszy mające dostęp do kołowrotka wykazywały większą neurogenezę w zakręcie zębatym hipokampa, lepsze wyniki w uczeniu przestrzennym oraz silniejsze LTP. Badanie to ustanowiło jeden z głównych biologicznych pomostów między ruchem a plastycznością hipokampa. [4]
Aktywność wpływa również na istniejące sieci neuronalne. Współczesne doświadczenia u myszy pokazują zwiększoną złożoność dendrytów, większą gęstość kolców dendrytycznych oraz poprawę transmisji synaptycznej po treningu. Jest to istotne, ponieważ dla funkcji poznawczych nie musi być konieczne tworzenie nowych neuronów – równie ważna może być przebudowa i wzmacnianie połączeń już istniejących. [10]
Zapalenie i stres oksydacyjny
Regularny wysiłek może przesuwać środowisko immunometaboliczne w kierunku mniej przewlekle prozapalnym. Metaanaliza dotycząca osób starszych wykazała, że trening łączony zmniejszał IL-6, trening aerobowy obniżał TNF-α, a trening aerobowy, oporowy i łączony wpływały korzystnie na CRP. Są to jednak głównie markery zapalenia obwodowego, więc nie można z nich automatycznie wnioskować o identycznych zmianach mikrogleju w mózgu. [11]
Podobna ostrożność dotyczy stresu oksydacyjnego. Metaanaliza 20 badań randomizowanych obejmujących 1170 starszych osób wykazała po regularnym treningu aerobowym m.in. spadek malondialdehydu i nadtlenków lipidów oraz wzrost aktywności SOD i całkowitej pojemności antyoksydacyjnej. Większość protokołów mieściła się mniej więcej w zakresie 40–80% HRmax, ale oceniano markery krwi, nie bezpośrednio stres oksydacyjny w neuronach. [12]
Mitochondria i autofagia
Neurony mają bardzo wysokie zapotrzebowanie energetyczne, dlatego kondycja mitochondriów jest szczególnie ważna. Steiner i wsp. poddawali myszy ośmiotygodniowemu treningowi bieżniowemu: 1 godzina dziennie, 6 dni w tygodniu, 25 m/min, nachylenie 5%. W większości analizowanych rejonów mózgu zwiększyła się ekspresja markerów biogenezy mitochondrialnej, m.in. PGC-1α i SIRT1, oraz ilość mitochondrialnego DNA. To silny dowód biologiczny, lecz nadal dowód przedkliniczny. [13]
Drugim systemem „utrzymania porządku” jest autofagia – proces, dzięki któremu komórka usuwa lub poddaje recyklingowi uszkodzone elementy. W modelu myszy karmionych dietą wysokotłuszczową codzienny trening na bieżni zwiększał markery autofagii w neuronach CA1, zmniejszał p62 i sygnalizację mTOR oraz poprawiał strukturę dendrytów i LTP. Farmakologiczne zablokowanie szlaku Wnt5a osłabiało te efekty. Wynik jest interesujący, ale dotyczy konkretnego modelu zwierzęcego; nie ma obecnie podstaw do wskazania precyzyjnej intensywności ćwiczeń, która „optymalizuje autofagię mózgu” u ludzi. [14]
Dowody eksperymentalne i kliniczne
Van Praag i wsp., 1999 – myszy. Zastosowano dobrowolne bieganie, znakowanie nowo powstających komórek oraz testy uczenia i elektrofizjologiczne pomiary LTP. Bieganie zwiększyło neurogenezę i poprawiło plastyczność hipokampalną. Ograniczenie: fizjologia, tempo neurogenezy i warunki aktywności myszy nie przekładają się bezpośrednio na człowieka. [4]
Trejo i wsp., 2001 – szczury. Eksperymentalne blokowanie wejścia IGF-1 do mózgu znosiło przyrost nowych komórek hipokampalnych indukowany treningiem. Zaletą było testowanie związku przyczynowego, ale interwencja z przeciwciałem i zwierzęcy model ograniczają możliwość bezpośredniej translacji. [8]
Erickson i wsp., 2011 – randomizowane badanie 120 starszych dorosłych. Roczny program chodzenia aerobowego porównano z ćwiczeniami rozciągającymi i tonizującymi. W grupie aerobowej objętość przedniego hipokampa wzrosła w przybliżeniu o 2%, poprawiła się pamięć przestrzenna, a zmiany wiązały się z wydolnością i BDNF. MRI nie pozwala jednak stwierdzić, czy za wzrost objętości odpowiadała neurogeneza, angiogeneza, zmiany gleju czy kilka procesów jednocześnie. [15]
Lautenschlager i wsp., 2008 – 170 osób z dolegliwościami pamięciowymi. Uczestnicy otrzymali 24-tygodniowy domowy program aktywności z celem około 150 minut umiarkowanego wysiłku tygodniowo, przede wszystkim chodzenia. W porównaniu z kontrolą uzyskano niewielką, ale istotną poprawę skali ADAS-Cog, widoczną także w obserwacji odległej. Badanie było za małe, aby wykazać redukcję zachorowań na otępienie, i nie badało molekularnego mechanizmu efektu. [16]
Yu, Wang i Xu, 2024 – metaanaliza sieciowa 42 RCT, 2832 osoby z MCI. Najwyżej sklasyfikowano trening wieloskładnikowy. W porównaniu z bierną kontrolą jego wpływ na globalne funkcje poznawcze wyniósł SMD 1,09 (95% CI 0,68–1,51). W analizach dawki korzystnie wypadały sesje około 30 minut, 3–4 razy w tygodniu, przez 12–24 tygodnie, przy 60–85% HRmax; dla funkcji wykonawczych częściej obserwowano korzyści przy dłuższych programach. Duże zróżnicowanie interwencji i testów poznawczych nakazuje traktować te zakresy jako orientacyjne. [3]
Implikacje praktyczne dla profilaktyki i rehabilitacji
Z obecnych danych nie wynika jedna, specyficzna „recepta biochemiczna” na neuroprotekcję. Można natomiast wskazać rozsądny punkt odniesienia: regularność wydaje się ważniejsza niż poszukiwanie pojedynczego idealnego treningu. U osób starszych i z MCI najwięcej danych dotyczy chodzenia i innych ćwiczeń aerobowych oraz programów łączących kilka komponentów. [17]
W badaniach związanych z funkcjami poznawczymi powtarzają się programy obejmujące około 3–4 sesji tygodniowo, zwykle około 30–50 minut, o intensywności umiarkowanej lub umiarkowanej do większej. W MCI metaanaliza Yu i wsp. wskazała na 60–85% HRmax jako zakres często związany z większym efektem, podczas gdy badania stresu oksydacyjnego u osób starszych obejmowały najczęściej około 40–80% HRmax. Te wartości nie powinny być łączone w jeden uniwersalny przedział: dotyczą innych populacji, celów i biomarkerów. [18]
W praktyce profilaktycznej szczególnie racjonalne jest łączenie wysiłku aerobowego z treningiem oporowym i ćwiczeniami koordynacyjnymi lub równoważnymi, ponieważ wieloskładnikowe interwencje wypadają korzystnie w analizach funkcji poznawczych, a trening oporowy również może wpływać na markery zapalne. [19]
W rehabilitacji neurologicznej ruch należy traktować jako element większej terapii, nie substytut leczenia. Dane molekularne wyjaśniają, dlaczego regularna aktywacja ruchowa może tworzyć środowisko sprzyjające plastyczności, lecz optymalna intensywność zależy od diagnozy, wieku, wydolności i deficytów ruchowych. Badania mechanistyczne nie uzasadniają obecnie np. trenowania „na BDNF” czy „na autofagię” według jednego progu tętna. [20]
Luki badawcze i rekomendacje dalszych badań
Największą luką jest przejście od biologii zwierzęcej do bezpośrednich pomiarów w ludzkim mózgu. Wiemy, że ćwiczenia zwiększają BDNF we krwi i że u zwierząt IGF-1 oraz VEGF są przyczynowo związane z neurogenezą. Nadal jednak trudno wykazać, jaka część tych sygnałów odpowiada za długotrwałą ochronę neuronów u człowieka. [21]
Drugim problemem jest neurogeneza człowieka. Najnowsze dane multiomiczne mocno wspierają obecność komórek neurogennych w dorosłym hipokampie, ale potrzebne są metody pozwalające wiarygodnie śledzić ten proces in vivo oraz sprawdzić, czy i w jakim stopniu reaguje on na trening. [5]
Potrzebne są także badania typu dose–response, które bezpośrednio porównają wysiłek lekki, umiarkowany, intensywny i interwałowy oraz trening aerobowy, siłowy i wieloskładnikowy przy tej samej objętości pracy. Obecne metaanalizy łączą protokoły bardzo różniące się czasem, częstotliwością i populacją, co utrudnia wskazanie optymalnej dawki. [22]
Wreszcie przyszłe badania powinny jednocześnie mierzyć wynik kliniczny i mechanizm: funkcje poznawcze, obrazowanie mózgu, wydolność, BDNF/IGF-1/VEGF, markery zapalne i redoks oraz – gdy stanie się to technicznie możliwe – miary funkcji mitochondrialnej, autofagii i neurogenezy w OUN. Dopiero takie projekty pozwolą odróżnić biomarkery towarzyszące aktywności od mediatorów rzeczywiście odpowiedzialnych za neuroprotekcję. Obecne dane są wystarczająco spójne, aby uznać ruch za ważny element wspierania zdrowia mózgu, lecz zbyt niejednorodne, by sprowadzić jego biologiczne działanie do jednego czynnika, mechanizmu czy progu intensywności. [23]
Opracowanie : Rafał Klasiński / fundacja Independent Institute of Chemical Processes
Bibliografia
Ferris LT, Williams JS, Shen C-L. (2007). The effect of acute exercise on serum brain-derived neurotrophic factor levels and cognitive function. Medicine & Science in Sports & Exercise, 39(4), 728–734. DOI: 10.1249/mss.0b013e31802f04c7. [6]
Dinoff A, Herrmann N, Swardfager W, Lanctôt KL. (2017). The effect of acute exercise on blood concentrations of brain-derived neurotrophic factor in healthy adults: a meta-analysis. European Journal of Neuroscience, 46(1), 1635–1646. DOI: 10.1111/ejn.13603. [7]
Trejo JL, Carro E, Torres-Alemán I. (2001). Circulating insulin-like growth factor I mediates exercise-induced increases in the number of new neurons in the adult hippocampus. Journal of Neuroscience, 21(5), 1628–1634. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.21-05-01628.2001. [8]
Fabel K, Fabel K, Tam B, Kaufer D, Baiker A, Simmons N, Kuo CJ, Palmer TD. (2003). VEGF is necessary for exercise-induced adult hippocampal neurogenesis. European Journal of Neuroscience, 18(10), 2803–2812. DOI: 10.1111/j.1460-9568.2003.03041.x. [9]
van Praag H, Christie BR, Sejnowski TJ, Gage FH. (1999). Running enhances neurogenesis, learning, and long-term potentiation in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 96(23), 13427–13431. DOI: 10.1073/pnas.96.23.13427. [4]
Steiner JL, Murphy EA, McClellan JL, Carmichael MD, Davis JM. (2011). Exercise training increases mitochondrial biogenesis in the brain. Journal of Applied Physiology, 111(4), 1066–1071. DOI: 10.1152/japplphysiol.00343.2011. [13]
Ye Y, Lin H, Wan M, Qiu P, Xia R, He J, Tao J, Chen L, Zheng G. (2021). The Effects of Aerobic Exercise on Oxidative Stress in Older Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis. Frontiers in Physiology, 12, 701151. DOI: 10.3389/fphys.2021.701151. [12]
Khalafi M, Akbari A, Symonds ME, Pourvaghar MJ, Rosenkranz SK, Tabari E. (2023). Influence of different modes of exercise training on inflammatory markers in older adults with and without chronic diseases: A systematic review and meta-analysis. Cytokine, 169, 156303. DOI: 10.1016/j.cyto.2023.156303. [24]
Wu J, Xu H, Wang S, Weng H, Luo Z, Ou G, Chen Y, Xu L, So K-F, Deng L, Zhang L, Chen X. (2024). Regular exercise ameliorates high-fat diet-induced depressive-like behaviors by activating hippocampal neuronal autophagy and enhancing synaptic plasticity. Cell Death & Disease, 15, 737. DOI: 10.1038/s41419-024-07132-4. [25]
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, Kramer AF. (2011). Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108(7), 3017–3022. DOI: 10.1073/pnas.1015950108. [15]
Lautenschlager NT, Cox KL, Flicker L, Foster JK, van Bockxmeer FM, Xiao J, Greenop KR, Almeida OP. (2008). Effect of physical activity on cognitive function in older adults at risk for Alzheimer disease: a randomized trial. JAMA, 300(9), 1027–1037. DOI: 10.1001/jama.300.9.1027. [16]
Yu Y, Wang J, Xu J. (2024). Optimal dose and type of exercise to improve cognitive function in patients with mild cognitive impairment: a systematic review and network meta-analysis of RCTs. Frontiers in Psychiatry, 15, 1436499. DOI: 10.3389/fpsyt.2024.1436499. [3]
Disouky A, Sanborn MA, Sabitha KR, Mostafa MM, Ayala IA, Bennett DA, Lu Y, Zhou Y, Keene CD, Weintraub S, Gefen T, Mesulam M-M, Geula C, Maienschein-Cline M, Rehman J, Lazarov O. (2026). Human hippocampal neurogenesis in adulthood, ageing and Alzheimer’s disease. Nature, 652(8112), 1264–1273. DOI: 10.1038/s41586-026-10169-4. [5]
[1] [7] [20] [21] The effect of acute exercise on blood concentrations of brain …
[2] [15] [17] [23] Exercise training increases size of hippocampus and improves …
[3] [18] [19] [22] Optimal dose and type of exercise to improve cognitive function …
[4] Running enhances neurogenesis, learning, and long-term potentiation in mice – PMC
[5] Human hippocampal neurogenesis in adulthood, ageing and Alzheimer’s disease – PubMed
[6] The effect of acute exercise on serum brain-derived … – PubMed
[8] Circulating insulin-like growth factor I mediates exercise …
[9] VEGF is necessary for exercise-induced adult hippocampal neurogenesis – PubMed
[10] [14] [25] Regular exercise ameliorates high-fat diet-induced depressive-like behaviors by activating hippocampal neuronal autophagy and enhancing synaptic plasticity | Cell Death & Disease
[11] [24] Influence of different modes of exercise training on inflammatory …
[12] The Effects of Aerobic Exercise on Oxidative Stress in Older …
[13] Exercise training increases mitochondrial biogenesis in the brain
[16] Effect of Physical Activity on Cognitive Function in Older Adults at Risk for Alzheimer Disease: A Randomized Trial | Dementia and Cognitive Impairment | JAMA | JAMA Network
