Construisez vos muscles, construisez votre cerveau

Le corps a été conçu pour être poussé, et lorsque nous poussons notre corps, nous poussons aussi notre cerveau. L'apprentissage et la mémoire ont évolué de concert avec les fonctions motrices qui ont permis à nos ancêtres de retrouver la nourriture. En ce qui concerne notre cerveau, si nous ne bougeons pas, il n'y a pas vraiment besoin d'apprendre quoi que ce soit.

En recherchant l'exercice et le trouble déficitaire de l'attention (TDAH ou ADD), nous avons appris que l'exercice améliore l'apprentissage à trois niveaux: il optimise votre état d'esprit, en améliorer la vigilance, l'attentionet la motivation. Il prépare et encourage les cellules nerveuses à se lier les unes aux autres, ce qui est la base cellulaire pour l'apprentissage de nouvelles informations. Et cela stimule le développement de nouvelles cellules nerveuses à partir de cellules souches de l'hippocampe, une zone du cerveau liée à la mémoire et à l'apprentissage.

Plusieurs écoles progressistes ont expérimenté l’exercice physique pour savoir si s’entraîner avant les cours stimule la capacité de lecture d’un enfant et ses performances dans d’autres matières. Devine quoi? Cela fait.

Nous savons maintenant que le cerveau est flexible, ou plastique, dans le langage des neuroscientifiques - plus Play-Doh que la porcelaine. Il s'agit d'un organe adaptable qui peut être modelé par entrée de la même manière qu'un muscle peut être sculpté en soulevant des haltères. Plus vous l'utilisez, plus il devient solide et flexible.

Loin d'être câblé, comme les scientifiques l'avaient imaginé, le Cerveau TDAH est constamment recâblé. Je suis ici pour vous apprendre à devenir votre propre électricien.

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Exercice: un médicament pour votre cerveau?

Tout est question de communication. Le cerveau est composé de cent milliards de neurones de différents types qui discutent entre eux au moyen de centaines de produits chimiques différents, pour régir nos pensées et nos actions. Chaque cellule cérébrale pourrait recevoir des entrées de cent mille autres avant de déclencher son propre signal. La jonction entre les branches cellulaires est la synapse, et c'est là que le caoutchouc rencontre la route. La façon dont cela fonctionne est qu'un signal électrique abat l'axone, la branche sortante, jusqu'à ce qu'il atteint la synapse, où un neurotransmetteur transmet le message à travers le fossé synaptique dans les produits chimiques forme. De l'autre côté, au niveau de la dendrite ou de la branche réceptrice, le neurotransmetteur se branche sur un récepteur - comme une clé dans une serrure - et cela ouvre des canaux ioniques dans la membrane cellulaire pour transformer le signal en électricité.

Environ 80 pour cent de la signalisation dans le cerveau est effectuée par deux neurotransmetteurs qui équilibrent effet: le glutamate stimule l'activité pour commencer la cascade de signalisation, et l'acide gamma aminobutyrique (GABA) s'attaque activité. Lorsque le glutamate délivre un signal entre deux neurones qui n’ont jamais parlé auparavant, l’activité amorce la pompe. Plus la connexion est activée, plus l'attraction devient forte. Comme le dit le proverbe, les neurones qui se déclenchent se connectent ensemble. Ce qui fait du glutamate un ingrédient essentiel de l'apprentissage.

La psychiatrie se concentre davantage sur un groupe de neurotransmetteurs qui agissent comme des régulateurs - du processus de signalisation et de tout ce que fait le cerveau. Ce sont la sérotonine, la norépinéphrine et la dopamine. Et bien que les neurones qui les produisent ne représentent qu’un pour cent des cent milliards de cellules du cerveau, ces neurotransmetteurs exercent une puissante influence. Ils pourraient demander à un neurone de produire plus de glutamate, ou ils pourraient rendre le neurone plus efficace ou modifier la sensibilité de ses récepteurs. Ils peuvent réduire le «bruit» dans le cerveau ou, inversement, amplifier ces signaux.

Je dis aux gens qu'aller courir, c'est comme prendre un peu de Prozac et un peu de Ritalin parce que, comme les médicaments, l'exercice élève ces neurotransmetteurs. C'est une métaphore pratique pour faire passer le message, mais l'explication plus profonde est que l'exercice équilibre les neurotransmetteurs - ainsi que le reste des neurochimiques dans le cerveau.

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Comment le cerveau apprend et crée des souvenirs

Aussi fondamentaux que soient les neurotransmetteurs, il existe une autre classe de molécules maîtres qui, au cours des 15 dernières années, a radicalement changé notre compréhension des connexions dans le cerveau. Je parle d'une famille de protéines appelées «facteurs», dont la plus importante est le facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF). Alors que les neurotransmetteurs effectuent la signalisation, les neurotrophines, telles que le BDNF, construisent et entretiennent l'infrastructure elle-même.

Une fois qu'il est devenu clair pour les chercheurs que le BDNF était présent dans l'hippocampe, la zone du cerveau liés à la mémoire et à l’apprentissage, ils ont cherché à vérifier s’il s’agissait d’un ingrédient processus. L'apprentissage nécessite de renforcer l'affinité entre les neurones grâce à un mécanisme dynamique appelé potentialisation à long terme (LTP). Lorsque le cerveau est appelé à recueillir des informations, la demande provoque naturellement une activité entre les neurones. Plus l'activité est intense, plus l'attraction devient forte et plus il est facile pour le signal de se déclencher et d'établir la connexion.

Supposons que vous apprenez un mot français. La première fois que vous l'entendez, des cellules nerveuses recrutées pour un nouveau circuit déclenchent un signal de glutamate entre elles. Si vous ne répétez plus jamais le mot, l'attirance entre les synapses impliquées diminue, affaiblissant le signal. Tu oublies.

La découverte qui a étonné les chercheurs en mémoire - et a valu au neuroscientifique de l'Université de Columbia Eric Kandel une Prix ​​Nobel 2000 - est que l'activation ou la pratique répétée provoque le gonflement et le renforcement des synapses elles-mêmes Connexions. Un neurone est comme un arbre qui, au lieu de feuilles, a des synapses le long de ses branches dendritiques. Finalement, de nouvelles branches poussent, offrant plus de synapses pour consolider davantage les connexions. Ces changements sont appelés plasticité synaptique, c'est là que le BDNF occupe le devant de la scène.

Dès le début, les chercheurs ont découvert que s'ils saupoudraient du BDNF sur les neurones d'une boîte de Pétri, les cellules poussaient automatiquement de nouvelles branches, produisant la même croissance structurelle requise pour l'apprentissage. J'appelle BDNF Miracle-Gro pour le cerveau. Le BDNF se lie également aux récepteurs de la synapse, libérant le flux d'ions pour augmenter la tension et améliorer immédiatement la force du signal. À l'intérieur de la cellule, le BDNF active les gènes qui appellent à la production de plus de BDNF, ainsi que la sérotonine et les protéines qui construisent les synapses. Le BDNF dirige également le trafic et conçoit les routes. Globalement, il améliore la fonction des neurones, encourage leur croissance, les renforce et les protège contre le processus naturel de mort cellulaire

Plus votre corps fait d'exercices, meilleures sont vos fonctions cérébrales

Alors, comment le cerveau amplifie-t-il son approvisionnement en BDNF? Exercice. En 1995, je faisais des recherches pour mon livre, Guide de l'utilisateur du cerveau, quand je suis tombé sur un article d'une page dans la revue La nature sur l'exercice et le BDNF chez la souris. Il y avait à peine plus d'une colonne de texte, mais il disait tout. Selon l’auteur de l’étude, Carl Cotman, directeur du Institut pour le vieillissement du cerveau et la démence à l'Université de Californie à Irvine, l'exercice semblait élever Miracle-Gro, ou BDNF, dans tout le cerveau.

En montrant que l'exercice déclenche la molécule maîtresse du processus d'apprentissage, le BDNF, Cotman a établi un lien biologique entre le mouvement et la fonction cognitive. Il a mis en place une expérience pour mesurer les niveaux de BDNF dans le cerveau de souris qui fonctionnent.

Contrairement aux humains, les rongeurs semblent apprécier l'activité physique et les souris de Cotman couraient plusieurs kilomètres par nuit. Lorsque leur cerveau a été injecté avec une molécule qui se lie au BDNF et scanné, non seulement les scans du les rongeurs en cours d'exécution montrent une augmentation du BDNF par rapport aux contrôles, mais plus chaque souris a fonctionné, plus les niveaux sont élevés étaient.

Alors que les histoires de BDNF et d'exercice se développaient ensemble, il est devenu clair que la molécule était importante non uniquement pour la survie des neurones mais aussi pour leur croissance (germination de nouvelles branches) et, apprentissage. Cotman a montré que l'exercice aide le cerveau à apprendre.

«L'une des principales caractéristiques de l'exercice, qui n'est parfois pas appréciée dans les études, est l'amélioration du taux d'apprentissage, et je pense que c'est un bon message à emporter», dit Cotman. "Parce que cela suggère que, si vous êtes en forme, vous pourrez peut-être apprendre et fonctionner plus efficacement."

En effet, dans une étude de 2007, des chercheurs allemands ont découvert que les gens apprennent les mots de vocabulaire 20% plus rapidement suivant l'exercice qu'avant l'exercice, et que le taux d'apprentissage était en corrélation directe avec les niveaux de BDNF. Parallèlement à cela, les personnes ayant une variation génétique qui les prive de niveaux suffisants de BDNF sont plus susceptibles d'avoir des troubles d'apprentissage. Sans le soi-disant Miracle-Gro, le cerveau se ferme au monde.

Ce qui ne veut pas dire que faire de la course fera de vous un génie. "Vous ne pouvez pas simplement injecter du BDNF et être plus intelligent", souligne Cotman. «Avec l'apprentissage, vous devez répondre à quelque chose d'une manière différente. Mais le quelque chose doit être là. »Et sans aucun doute, ce que ce quelque chose est important.

Découvrir le pouvoir de changer votre cerveau

Des scientifiques depuis Ramón y Cajal - qui a remporté le prix Nobel en 1906 pour avoir proposé que le système nerveux central soit composé de les neurones individuels qui communiquent à ce qu'il a appelé les «jonctions polarisées» - ont théorisé que l'apprentissage implique des changements au niveau des synapses. Malgré les distinctions, la plupart des scientifiques ne l'ont pas acheté. Il a fallu au psychologue Donald Hebb pour tomber sur le premier indice de preuve.

Les règles du laboratoire étaient lâches à cette époque et, apparemment, Hebb pensait que ce serait bien s'il ramenait chez lui des rats de laboratoire comme animaux de compagnie temporaires pour ses enfants. L'arrangement s'est avéré mutuellement bénéfique: quand il a ramené les rats au laboratoire, Hebb a remarqué que, par rapport à leurs pairs liés à la cage, ils excellaient dans les tests d'apprentissage. La nouvelle expérience d'être manipulé et joué avec en quelque sorte amélioré leur capacité d'apprentissage, ce que Hebb a interprété comme signifiant que cela a changé leur cerveau. Dans son manuel acclamé de 1949, L'organisation du comportement: une théorie neuropsychologique, il a décrit le phénomène comme une «plasticité dépendante de l'utilisation». La théorie était que les synapses se réorganisent sous la stimulation de l'apprentissage.

Le travail de Hebb est lié à l'exercice parce que l'activité physique compte comme une expérience nouvelle, du moins en ce qui concerne le cerveau. Dans les années 1960, un groupe de psychologues de Berkeley a officialisé un modèle expérimental appelé «enrichissement environnemental» comme moyen de tester la plasticité dépendante de l'utilisation. Plutôt que de ramener les rongeurs chez eux, les chercheurs ont équipé leurs cages de jouets, d'obstacles, de nourriture cachée et de roues de course. Ils ont également regroupé les animaux afin de pouvoir socialiser et jouer.

Ce n'était pas seulement la paix et l'amour, et finalement le cerveau des rongeurs a été disséqué. Vivant dans un environnement avec plus de stimuli sensoriels et sociaux, les tests de laboratoire ont montré qu'ils altéraient la structure et la fonction du cerveau. Les rats réussissaient mieux dans les tâches d'apprentissage, et leur cerveau pesait plus que ceux logés seuls dans des cages nues.

Dans une étude fondamentale, au début des années 1970, le neuroscientifique William Greenough a utilisé un microscope électronique pour montrer que l'enrichissement de l'environnement faisait pousser les neurones de nouvelles dendrites. La ramification provoquée par la stimulation environnementale de l'apprentissage, de l'exercice et du contact social a fait que les synapses ont formé plus de connexions, et ces connexions avaient des gaines de myéline plus épaisses.

Nous savons maintenant qu'une telle croissance nécessite du BDNF. Ce remodelage des synapses a un impact énorme sur la capacité des circuits à traiter l'information, ce qui est une très bonne nouvelle. Cela signifie que vous avez le pouvoir de changer votre cerveau. Tout ce que vous avez à faire est de lacer vos chaussures de course.

Comment développer et entretenir de nouveaux neurones

Pendant la majeure partie du XXe siècle, le dogme scientifique a soutenu que le cerveau était câblé une fois qu'il a été complètement développé à l'adolescence - ce qui signifie que nous sommes nés avec tous les neurones que nous allons avoir. Nous ne pouvons perdre des neurones que pendant la vie.

Devine quoi? Les neurones repoussent - par milliers - grâce à un processus appelé neurogenèse. Ils se divisent et se propagent comme des cellules dans le reste du corps. Les neurones sont nés comme des cellules souches d'ardoise vierge, et ils passent par un processus de développement dans lequel ils doivent trouver quelque chose à faire pour survivre. La plupart ne le font pas. Il faut environ 28 jours à une cellule naissante pour se connecter à un réseau. Si nous n'utilisons pas les neurones nouveau-nés, nous les perdons. L'exercice engendre des neurones et l'enrichissement environnemental aide ces cellules à survivre.

Le premier lien solide entre la neurogenèse et l'apprentissage est venu de Fred Gage, neuroscientifique de l'Institut Salk, et de sa collègue Henriette van Praag. Ils ont utilisé une piscine de la taille d'un rongeur remplie d'eau opaque pour cacher une plate-forme juste sous la surface dans un quadrant. Les souris n'aiment pas l'eau, donc l'expérience a été conçue pour tester dans quelle mesure elles se souvenaient, lors d'une immersion antérieure, de l'emplacement de la plate-forme - leur chemin de fuite. En comparant des souris inactives avec d'autres qui ont frappé le volant pendant quatre kilomètres par nuit, les résultats ont montré que les coureurs se souvenaient plus rapidement où trouver la sécurité. Les sédentaires ont pataugé avant de le comprendre.

Lorsque les souris ont été disséquées, les souris actives avaient deux fois plus de nouvelles cellules souches dans l'hippocampe que les inactives. S'exprimant de manière générale sur ce qu'ils ont trouvé, Gage déclare: «Il existe une corrélation significative entre le nombre total de cellules et la capacité [d'une souris] à effectuer une tâche complexe. Et si vous bloquez la neurogenèse, les souris ne peuvent pas se souvenir d'informations. "

Bien que toutes ces recherches aient été effectuées sur des rongeurs, vous pouvez voir comment cela pourrait être lié aux écoles progressistes qui exercent leurs élèves avant le début des cours: les cours de gymnastique fournissent au cerveau les bons outils pour apprendre, et la stimulation dans les classes pour enfants encourage ces cellules nouvellement en développement à se connecter au réseau, où elles deviennent des membres précieux de la signalisation communauté. Les neurones ont une mission. Et il semble que les cellules générées pendant l'exercice soient mieux équipées pour déclencher ce processus.

Quelqu'un pour une course?

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John Ratey, M.D., est membre de l'ADDitude Comité d'examen médical du TDAH.

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Exercices intelligents pour améliorer le cerveau du TDAH

• Faites un activité aérobie régulièrement - faire du jogging, faire du vélo, pratiquer un sport qui implique le sprint ou la course. L'exercice aérobie élève les neurotransmetteurs, crée de nouveaux vaisseaux sanguins qui canalisent les facteurs de croissance et crée de nouvelles cellules dans le cerveau. Une petite étude japonaise, mais scientifiquement valable, a révélé que le jogging 30 minutes seulement deux ou trois fois par semaine pendant 12 semaines améliorent la fonction exécutive.

• Faites également une activité physique - escalade, yoga, karaté, Pilates, gymnastique, patinage artistique. Des activités complexes renforcent et élargissent les réseaux du cerveau. Plus les mouvements sont complexes, plus les connexions synaptiques sont complexes. Bonus: ces nouveaux réseaux plus puissants sont recrutés pour vous aider à réfléchir et à apprendre.

• Mieux encore, faites un activité qui combine une activité aérobie avec une activité de compétence. Le tennis est un bon exemple - il taxe à la fois le système cardiovasculaire et le cerveau.

• Pratiquez une activité technique dans laquelle vous êtes jumelé avec une autre personne - apprendre à tango ou à valse, par exemple, ou à clôturer. Vous apprenez un nouveau mouvement et vous devez également vous adapter aux mouvements de votre partenaire, ce qui exige davantage de votre attention et de votre jugement. Cela augmente de façon exponentielle la complexité de l'activité, qui renforce l'infrastructure du cerveau. Ajoutez l'aspect ludique et social de l'activité, et vous activez le cerveau et les muscles dans tout le système.

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Extrait de Étincelle, par JOHN J. RATEY, M.D.et Eric Hagerman. Copyright © 2008 par John J. Ratey, M.D. Réimprimé avec la permission de Little, Brown and Company, New York, N.Y. Tous droits réservés.

Mis à jour le 19 juin 2019