Sorprendente hallazgo científico: el ejercicio puede ayudar a las neuronas a crecer

Hace tiempo pensábamos que en el cerebro no se podían generar nuevas neuronas. Este órganos se entendía como una entidad estática que, simplemente, se degeneraba a medida que envejecíamos o debido a lesiones cerebrales. No obstante, a partir de los experimentos de la bióloga Marian Diamond, de la Universidad de Berkeley (Estados Unidos), se demostró en 1964 que el cerebro adulto era plástico. No ha sido hasta hace poco cuando un equipo de investigación de la Universidad de Harvard liderado por Rudolph Tanzi descubrió que el hipocampo puede producir entre 700 y 1.500 nuevas neuronas cada día.

El objetivo de la ciencia a partir de entonces ha sido saber si el ejercicio físico puede intensificar la función del hipocampo. En esta línea, hemos conseguido probar que la actividad física puede llegar a doblar el número de neuronas que se generan en el cerebro de personas que se ejercitan, en comparación con quienes no lo hacen. Solo queda saber si el ejercicio físico también es capaz de hacer crecer nuestras neuronas. Ahora estamos más cerca que nunca de la respuesta.

Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han descubierto que el ejercicio también puede tener beneficios a nivel de neuronas individuales. Según el nuevo estudio, cuando los músculos se ejercitan, ayudan a las neuronas a crecer. Este hallazgo pionero sugiere que los efectos bioquímicos y físicos del ejercicio podrían ser útiles para ayudar a curar lesiones nerviosas, que son las que afectan a los nervios que conectan el cerebro y la médula espinal con los nervios de otras partes del cuerpo.

Por qué el ejercicio puede ayudar a crecer las neuronas

Aunque estudios anteriores habían indicado una posible relación bioquímica entre la actividad muscular y el crecimiento nervioso, este estudio es el primero que demuestra que los efectos físicos pueden ser igual de importantes, afirman los investigadores. Los resultados, que se publican en la revista Advanced Healthcare Materials, arrojan luz sobre la conexión entre músculos y nervios durante el ejercicio y podrían servir de base a terapias relacionadas con el ejercicio para reparar nervios dañados y deteriorados.

«Ahora que sabemos que existe esta diafonía músculo-nerviosa, puede ser útil para tratar lesiones nerviosas, en las que se interrumpe la comunicación entre el nervio y el músculo», explica Ritu Raman, catedrático adjunto de Ingeniería Mecánica "Eugene Bell" del MIT. «Quizá si estimulamos el músculo, podríamos animar al nervio a curarse y devolver la movilidad a quienes la han perdido por lesiones traumáticas o enfermedades neurodegenerativas».

Observaron que cuando los músculos se contraen durante el ejercicio, liberan una sopa de señales bioquímicas llamadas mioquinas. En presencia de estas señales generadas por los músculos, las neuronas crecían cuatro veces más rápido, en comparación con las neuronas que no estaban expuestas a las mioquinas. Estos experimentos a nivel celular sugieren que el ejercicio puede tener un efecto bioquímico significativo sobre el crecimiento nervioso.

En el estudio se observó que el crecimiento de las neuronas motoras aumentó significativamente durante 5 días en respuesta a señales bioquímicas (izquierda en la imagen que ilustra esta noticia) y mecánicas (derecha) relacionadas con el ejercicio. La bola verde representa grupos de neuronas que crecen hacia el exterior en largas colas, o axones.

¿Se podría devolver la movilidad a personas con una lesión?

En 2023, Raman y sus colegas informaron de que podían devolver la movilidad a ratones que habían sufrido una lesión muscular traumática, implantando primero tejido muscular en el lugar de la lesión y ejercitando después el nuevo tejido estimulándolo repetidamente con luz. Con el tiempo, comprobaron que el injerto ejercitado ayudaba a los ratones a recuperar su función motora, alcanzando niveles de actividad comparables a los de los ratones sanos.

Cuando los investigadores analizaron el propio injerto, vieron que el ejercicio regular estimulaba el músculo injertado para que produjera determinadas señales bioquímicas conocidas por favorecer el crecimiento de nervios y vasos sanguíneos. «Fue interesante, porque siempre pensamos que los nervios controlan el músculo, pero no que los músculos respondan a los nervios», explica Raman.

«Así que empezamos a pensar que estimular los músculos fomentaba el crecimiento de los nervios. Y la gente respondió que tal vez fuera así, pero hay cientos de otros tipos de células en un animal, y es realmente difícil demostrar que el nervio crece más gracias al músculo, en lugar de que el sistema inmunitario u otra cosa desempeñe un papel», explica.

En su nuevo estudio, el equipo se propuso determinar si ejercitar los músculos tiene algún efecto directo sobre cómo crecen los nervios, centrándose únicamente en el tejido muscular y nervioso. Los investigadores cultivaron células musculares de ratón hasta convertirlas en fibras largas que luego se fusionaron para formar una pequeña lámina de tejido muscular maduro del tamaño aproximado de una moneda de 25 centavos.

El equipo modificó genéticamente el músculo para que se contrajera en respuesta a la luz. Con esta modificación, el equipo podía encender una luz repetidamente, haciendo que el músculo se contrajera en respuesta, de una manera que imitaba el acto de hacer ejercicio. A continuación, recogieron muestras de la solución circundante en la que se ejercitaba el tejido muscular, pensando que la solución debía contener mioquinas, incluidos factores de crecimiento, ARN y una mezcla de otras proteínas.

«Yo pensaría en las mioquinas como una sopa bioquímica de cosas que segregan los músculos, algunas de las cuales podrían ser buenas para los nervios y otras que podrían no tener nada que ver con los nervios», dice Raman. «Los músculos segregan mioquinas casi siempre, pero cuando los ejercitas, producen más».

El ejercicio como medicina

Tras exponer las neuronas a la mezcla de mioquinas, el equipo observó que empezaban a crecer rápidamente, cuatro veces más rápido que las neuronas que no recibieron la solución bioquímica. «Crecen mucho más lejos y más rápido, y el efecto es bastante inmediato», señala Raman.

Para ver más de cerca cómo cambiaban las neuronas en respuesta a las mioquinas inducidas por el ejercicio, el equipo realizó un análisis genético, extrayendo ARN de las neuronas para ver si las mioquinas inducían algún cambio en la expresión de ciertos genes neuronales. «Vimos que muchos de los genes regulados al alza en las neuronas estimuladas por el ejercicio no sólo estaban relacionados con el crecimiento neuronal, sino también con la maduración de las neuronas, lo bien que se comunican con los músculos y otros nervios, y lo maduros que están los axones», explica Raman.

«El ejercicio parece influir no sólo en el crecimiento de las neuronas, sino también en su madurez y buen funcionamiento». Los resultados sugieren que los efectos bioquímicos del ejercicio pueden favorecer el crecimiento neuronal. Entonces el grupo se preguntó: ¿Podrían los efectos puramente físicos del ejercicio tener un beneficio similar?

«Las neuronas están unidas físicamente a los músculos, por lo que también se estiran y se mueven con el músculo», afirma Raman. «También queríamos ver, incluso en ausencia de señales bioquímicas del músculo, si podíamos estirar las neuronas hacia adelante y hacia atrás, imitando las fuerzas mecánicas (del ejercicio, a la derecha de la imagen principal), y si eso también podría tener un impacto en el crecimiento».

Para responder a esta pregunta, los investigadores cultivaron un conjunto diferente de motoneuronas en una esterilla de gel a la que incrustaron imanes diminutos. A continuación, utilizaron un imán externo para sacudir la esterilla -y las neuronas- de un lado a otro. De este modo, «ejercitaron» las neuronas durante 30 minutos al día. Para su sorpresa, descubrieron que este ejercicio mecánico estimulaba a las neuronas a crecer tanto como las neuronas inducidas por la mioquina, creciendo significativamente más que las neuronas que no recibían ninguna forma de ejercicio.

«Es una buena señal porque nos dice que tanto los efectos bioquímicos como los físicos del ejercicio son igual de importantes», afirma Raman. Ahora que el grupo ha demostrado que el ejercicio muscular puede promover el crecimiento nervioso a nivel celular, planean estudiar cómo puede utilizarse la estimulación muscular dirigida para hacer crecer y curar nervios dañados, y restaurar la movilidad de las personas que padecen una enfermedad neurodegenerativa como la ELA.

«Éste es sólo nuestro primer paso hacia la comprensión y el control del ejercicio como medicina», afirma Raman.