Muito exercício envelhece o cérebro mais rápido

O exercício físico faz bem ao cérebro, mas só até certo ponto. Um novo estudo que acompanhou quase 17.000 pessoas usando monitores de atividade física de pulso revelou uma verdade surpreendente: tanto a pouca atividade física quanto o excesso de atividade física podem acelerar o envelhecimento cerebral

A pesquisa desafia a crença comum de que mais exercício físico é sempre melhor para a saúde cognitiva.

Usando aprendizado de máquina avançado para analisar exames cerebrais, pesquisadores descobriram que quantidades moderadas de exercícios pareciam retardar o envelhecimento cerebral, independentemente do nível de intensidade. No entanto, pessoas que se exercitavam em excesso apresentaram sinais de envelhecimento cerebral acelerado semelhantes aos daquelas que quase não se movimentavam.

O ponto ideal para a saúde do cérebro

(A) O modelo de predição da idade cerebral é construído alavancando o treinamento do algoritmo LightGBM em 1.425 fenótipos derivados de imagem (IDPs) de ressonância magnética cerebral ponderada _em T1 e idade cronológica. As características inicialmente passam por uma classificação de importância de características baseada em árvore, onde as 50 principais características importantes são selecionadas. Em seguida, a distância supervisionada entre cada característica é calculada e então submetida a agrupamento de hierarquia para identificar grupos de características redundantes. Após remover a redundância, interpretamos visualmente o subconjunto final selecionado de características usando a técnica SHAP. Para lidar com o viés, a idade cerebral prevista foi corrigida pelo método linear. (B) Primeiro, investigamos as correlações entre AP e BAG medidos objetivamente usando modelos não lineares e lineares. Em seguida, para obter insights sobre AP e estruturas cerebrais, investigamos as correlações entre AP e 1.425 IDPs usando modelos não lineares e lineares. (C) Para verificar se AP e saúde cerebral foram mediadas por BAG, conduzimos uma análise de mediação. Função cognitiva e distúrbios cerebrais foram selecionados como desfechos de interesse para a saúde cerebral. LightGBM, Máquina de Intensificação de Gradiente de Luz; SHAP, Explanações Aditivas de SHapley; AF, atividade física; LPA, AF de intensidade leve; MPA, AF de intensidade moderada; VPA, AF de intensidade vigorosa; MVPA, AF de intensidade moderada a vigorosa; BAG, diferença de idade cerebral

O estudo, publicada na Health Data Science,  acompanhou os participantes por sete dias usando acelerômetros precisos que mediam atividades físicas leves, moderadas e vigorosas. Os pesquisadores então usaram inteligência artificial para prever a “idade cerebral” de cada pessoa a partir de exames de ressonância magnética e compará-la com sua idade cronológica real.

O que eles descobriram foi uma curva em forma de U: o envelhecimento cerebral acelerou em ambos os extremos do espectro de atividade física. Pessoas nas faixas intermediárias de atividade física apresentaram as idades cerebrais mais jovens em relação à sua idade cronológica.

“Nosso estudo não apenas confirma uma relação não linear entre a atividade física medida objetivamente e o envelhecimento cerebral em uma grande população, mas também fornece insights práticos: mais exercícios nem sempre são melhores — a moderação é fundamental”, disse o professor associado Chenjie Xu, da Universidade Normal de Hangzhou, que liderou a pesquisa.

Como o exercício muda seu cérebro

(A) Seleção sequencial para frente a partir de um subconjunto selecionado de características após a remoção da redundância. O gráfico de linhas representa o MAE decrescente (eixo y esquerdo) mediante a inclusão de características, uma por iteração. O gráfico de barras exibe a importância decrescente das características com base na permutação (eixo y direito). MAE, erro absoluto médio. (B a E) Associações da idade cerebral e da diferença de idade cerebral com a idade cronológica antes e depois da correção. Os resultados são agregados a partir da validação cruzada de 10 vezes, onde as previsões de cada dobra foram geradas usando modelos treinados nas outras 9 dobras. Para correção de viés, os parâmetros foram estimados independentemente dentro de cada dobra de treinamento e aplicados à dobra de teste correspondente. Cada gráfico exibe um gráfico de densidade de kernel da idade cerebral, da diferença de idade cerebral plotada em relação à idade cronológica e das linhas de regressão linear e dos coeficientes de correlação de Spearman (r). (F) Distribuição dos valores de SHAP para as 27 principais características com base no maior valor médio absoluto de SHAP. Cada amostra no conjunto de teste é representada como um ponto de dados por característica. O eixo x mostra o valor SHAP e a codificação por cores reflete os valores das características. (G) Explicação individualizada da idade cerebral para um indivíduo de 64 anos. O valor de saída (a linha tracejada cinza com o número na parte superior do gráfico) mostra a idade cerebral prevista para esse indivíduo. O valor base (a linha tracejada cinza com o número na parte inferior do gráfico) aproxima-se da idade cronológica (ou seja, 64 anos). As características em vermelho aumentam a idade cerebral e as em azul a diminuem

 

O efeito do envelhecimento cerebral não foi apenas estatístico — teve consequências reais. O estudo descobriu que a idade cerebral mediou parcialmente a relação entre exercício e desempenho cognitivo. Pessoas com cérebros aparentemente mais velhos apresentaram tempos de reação mais lentos e eram mais propensas a desenvolver demência e depressão.

Quando os pesquisadores examinaram regiões específicas do cérebro, descobriram que o exercício moderado estava associado a várias mudanças protetoras:

Hiperintensidades reduzidas da substância branca (lesões cerebrais associadas ao declínio cognitivo)

Volume preservado no córtex cingulado (crítico para a atenção e regulação das emoções)

Manutenção do tamanho dos núcleos caudados e do putâmen (importante para o movimento e a aprendizagem)

Essas regiões fazem parte do “circuito córtico-estriatal” do cérebro — redes essenciais para coordenar o pensamento e o movimento que normalmente diminuem com a idade.

A vantagem do aprendizado de máquina

A força do estudo reside em sua abordagem de mensuração objetiva. Em vez de depender dos relatos frequentemente imprecisos das pessoas sobre seus hábitos de exercício, os pesquisadores utilizaram o monitoramento contínuo da atividade e análises sofisticadas de IA.

A equipe utilizou um algoritmo de aprendizado de máquina chamado LightGBM para analisar mais de 1.400 medições cerebrais diferentes obtidas por ressonância magnética. Essa abordagem alcançou uma precisão notável, prevendo a idade das pessoas com uma diferença média de cerca de 3 anos — uma precisão que permitiu aos pesquisadores detectar diferenças sutis nos padrões de envelhecimento cerebral.

Estudos anteriores que examinaram exercícios e saúde cerebral geralmente se baseavam em níveis de atividade autorrelatados, que as pessoas frequentemente superestimam. O monitoramento objetivo revelou padrões de atividade que poderiam ter passado despercebidos por questionários tradicionais.

Por que muito exercício pode prejudicar seu cérebro

Os mecanismos biológicos por trás do efeito duplo do exercício no envelhecimento cerebral permanecem obscuros, mas pesquisadores propõem várias explicações. O exercício moderado provavelmente beneficia o cérebro, melhorando o fluxo sanguíneo, aumentando a produção do fator neurotrófico derivado do cérebro (uma proteína que auxilia no crescimento dos neurônios) e reduzindo a inflamação.

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No entanto, o exercício excessivo pode desencadear processos opostos. A atividade física extrema pode aumentar o estresse oxidativo e as respostas inflamatórias no cérebro, potencialmente acelerando o processo de envelhecimento. Os sistemas de resposta ao estresse do corpo, que auxiliam durante desafios moderados, podem ficar sobrecarregados durante exercícios intensos ou prolongados.

Além disso, exercícios excessivos ou insuficientes podem interromper as vias de sinalização de insulina e glicose no cérebro — sistemas essenciais para manter a função cognitiva à medida que envelhecemos.

O que isso significa para sua rotina de exercícios

Os resultados não sugerem o abandono do exercício — muito pelo contrário. Eles destacam a importância de encontrar a quantidade certa para uma saúde cerebral ideal. Os participantes do estudo que apresentaram as idades cerebrais mais jovens foram aqueles que praticavam níveis moderados de atividade em todas as categorias de intensidade.

No entanto, os pesquisadores alertam que o desenho transversal do estudo não pode comprovar a causalidade. A relação entre exercício e envelhecimento cerebral pode funcionar em ambas as direções: pessoas com cérebros mais saudáveis ​​podem gravitar naturalmente em direção a níveis ideais de exercício.

A equipe de pesquisa planeja conduzir estudos longitudinais para entender melhor como as mudanças nos hábitos de exercício ao longo do tempo afetam as trajetórias de envelhecimento cerebral. Eles também estão investigando as vias biológicas envolvidas, com foco especial nos mecanismos de estresse inflamatório e oxidativo.

Limitações e Direções Futuras

Pesquisas futuras precisarão determinar os limiares ideais de exercício para diferentes faixas etárias e explorar se a relação em forma de U se mantém em populações diversas. A equipe também planeja investigar como outros fatores de estilo de vida — incluindo padrões de sono e comportamento sedentário — interagem com o exercício para influenciar o envelhecimento cerebral.

Por enquanto, a pesquisa acrescenta nuances às recomendações de exercícios, sugerindo que, quando se trata da saúde do cérebro, a antiga sabedoria de “tudo com moderação” pode ser apoiada pela neurociência moderna.