Latihan fisik menstimulasi fungsi otak melalui efeknya pada otot

Olahraga memainkan peran utama dalam kesehatan otak dengan memicu pelepasan molekul yang terkait dengan fungsi kognitif dari otot, menurut sebuah studi baru.

Sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences menunjukkan bahwa ketika saraf yang merangsang otot diaktifkan, mereka juga mengirimkan sinyal ke otak, melepaskan molekul bioaktif dan nanopartikel yang meningkatkan fungsi otak.

Temuan ini menyoroti pentingnya menjaga kesehatan muskuloskeletal tidak hanya untuk kesehatan kardiovaskular atau mobilitas, tetapi juga untuk melawan neurodegenerasi, kata Hyunjun Kong, PhD, seorang profesor di departemen teknik kimia dan biomolekuler di Universitas Illinois di Urbana-Champaign dan salah satu penulis studi tersebut.

Ia menjelaskan bahwa: "Menjaga persarafan neuronal sangat penting untuk memungkinkan otot memproduksi faktor biologis yang bermanfaat bagi otak. Dengan kontraksi otot yang teratur, otot tidak hanya melepaskan faktor-faktor bermanfaat ini, tetapi juga membantu menjaga persarafan yang diperlukan untuk memastikan bahwa saraf terus mengirimkan sinyal ke otot. Sinyal-sinyal ini diperlukan untuk mengatur pelepasan faktor neurotropik ke otak."

Penelitian ini menstimulasi otot dengan glutamat untuk melihat bagaimana fungsi saraf merespons. Para peneliti menggunakan model jaringan otot, satu yang dipersarafi dan satu yang tidak dipersarafi, dan menemukan bahwa jaringan yang dipersarafi mengirimkan lebih banyak sinyal ke otak.

Karena beberapa fungsi neuron pada otot dapat menurun seiring bertambahnya usia atau cedera, para peneliti tertarik pada bagaimana hilangnya fungsi ini akan memengaruhi kesehatan otak.

Bagaimana olahraga memengaruhi fungsi otak?

Dalam penelitian ini, para peneliti tidak mengamati orang yang berolahraga. Sebaliknya, mereka mempelajari model jaringan otot, yang berarti mustahil untuk menarik kesimpulan langsung tentang bentuk-bentuk latihan tertentu dan pengaruhnya terhadap kesehatan otak.

Kong mengatakan penelitian sebelumnya tentang olahraga dan kesehatan otak telah menunjukkan korelasi langsung antara ukuran hipokampus dan aktivitas fisik rutin. Namun, dalam penelitian baru ini, para peneliti mengamati sistem saraf dan fungsi muskuloskeletal untuk lebih memahami interaksi antara otak dan tubuh.

"Studi kami tidak membuktikan bagaimana olahraga dapat secara langsung meningkatkan fungsi kognitif," Kong memperingatkan. "Beberapa studi telah menunjukkan bahwa olahraga teratur dapat meningkatkan fungsi kognitif pada orang dewasa. Dalam studi ini, partisipan diminta untuk berolahraga secara teratur dan perubahan ukuran hipokampus mereka dilacak."

"Hasil penelitian menunjukkan bahwa orang yang rutin melakukan latihan aerobik memiliki hipokampus yang lebih besar dan menunjukkan peningkatan kinerja pada tes memori spasial. Kami berfokus pada bagaimana neuron yang berhubungan dengan otot memengaruhi salah satu jalur antara otot dan otak." — Hyunjun Kong, PhD

Ryan Glatt, CPT, NBC-HWC, pelatih kesehatan otak senior dan direktur program FitBrain di Neuroscience Institute di Santa Monica, California, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut, mengatakan perlu waktu untuk sepenuhnya memahami efek olahraga pada otak, dan penelitian masa depan pada manusia perlu memperhitungkannya.

"Durasi yang dibutuhkan untuk mengamati efek latihan pada fungsi kognitif dapat bervariasi tergantung pada jenis, intensitas, dan frekuensi latihan, serta perbedaan individu dalam usia, fungsi kognitif dasar, dan status kesehatan," kata Glatt.

"Studi biasanya menunjukkan efeknya dalam jangka waktu beberapa minggu hingga beberapa bulan. Penting bagi studi di masa mendatang untuk memperhitungkan variabel-variabel ini guna menilai jangka waktunya secara akurat," katanya.

Jenis olahraga apa yang terbaik untuk kesehatan otak?

Olahraga teratur memiliki manfaat yang signifikan bagi kesehatan otak. Misalnya, tinju telah digunakan untuk membantu penderita penyakit Parkinson.

Glatt mencatat bahwa beberapa jenis latihan mungkin lebih efektif daripada yang lain dalam meningkatkan kesehatan otak, terutama yang memerlukan fungsi kognitif.

"Latihan aerobik seperti lari, berenang, dan bersepeda, yang meningkatkan kesehatan kardiovaskular, dikenal luas karena efek positifnya pada fungsi otak," katanya.

"Namun, aktivitas yang menggabungkan tuntutan fisik dan kognitif - seperti tari dan olahraga tim - dapat memberikan manfaat tambahan karena tuntutan pada koordinasi, ritme, dan fungsi eksekutif," tambahnya.

Bisakah olahraga membalikkan atau memperlambat penurunan kognitif?

Kong menyarankan bahwa aktivitas fisik berpotensi membalikkan atau memperlambat penurunan kognitif yang terkait dengan penuaan.

"Seiring bertambahnya usia, orang-orang secara bertahap kehilangan sambungan neuromuskular yang terbentuk dengan baik antara saraf dan otot, yang mengganggu kemampuan otot untuk diatur oleh sinyal saraf dan, akibatnya, mengurangi kemampuan mereka untuk mengeluarkan faktor-faktor yang penting bagi fungsi otak," jelas Kong.

"Dengan latihan atau stimulasi kontraksi otot yang tepat, otot dapat menghasilkan faktor yang membantu mempertahankan sambungan neuromuskular ini, sehingga mencegah denervasi. Hasilnya, orang dewasa yang lebih tua masih dapat memiliki otot yang dipersarafi secara fungsional yang dapat menghasilkan faktor penting yang meningkatkan fungsi kognitif di otak," katanya.

Glatt menunjukkan bahwa gaya hidup yang tidak banyak bergerak dengan tingkat aktivitas fisik yang relatif rendah dapat dikaitkan dengan risiko penurunan kognitif yang lebih tinggi.

Namun, ia mengingatkan bahwa ada berbagai perbedaan individu terkait dengan faktor genetika, gaya hidup, dan lingkungan.

"Olahraga semakin diakui sebagai intervensi pendukung bagi orang-orang dengan gangguan fungsi kognitif, termasuk mereka yang menderita penurunan fungsi kognitif terkait usia atau kondisi seperti penyakit Alzheimer. Aktivitas fisik dapat meningkatkan aliran darah ke otak, mengurangi peradangan, dan merangsang pelepasan faktor pertumbuhan, yang dapat membantu mempertahankan atau meningkatkan fungsi kognitif," kata Glatt.

"Meskipun olahraga bermanfaat untuk menjaga kesehatan kognitif dan berpotensi memperlambat perkembangan penurunan, bukti kemampuannya untuk membalikkan penurunan kognitif yang ada masih belum meyakinkan. Sebagian besar penelitian menunjukkan bahwa olahraga dapat memperlambat laju penurunan dan meningkatkan kesehatan otak secara keseluruhan, tetapi penelitian yang lebih luas diperlukan untuk membalikkan defisit kognitif yang sudah ada," ia memperingatkan.