Les cerveaux des coureurs peuvent développer une plus grande connectivité

Source: Andrea Danti / Shutterstock

Selon une nouvelle étude de l'Université de l'Arizona (UA), la course à l'endurance peut altérer la structure et la connectivité fonctionnelle du cerveau de la même façon que la pratique de tâches complexes telles que le jeu d'un instrument de musique. Les résultats ont été publiés hier dans la revue Frontiers in Human Neuroscience.

Cette étude révolutionnaire a utilisé l'imagerie par résonance magnétique (IRMe) de connectivité fonctionnelle avancée (IRMe) pour déterminer de diverses façons que les cerveaux des coureurs d'endurance présentent une connectivité fonctionnelle différente de celle de leurs homologues plus sédentaires.

Pour cette étude, David Raichlen, un expert en course et professeur agrégé d'anthropologie à UA, a collaboré avec Gene Alexander, professeur de psychologie et de neurosciences, qui étudie le vieillissement cérébral et la maladie d'Alzheimer.

Les chercheurs de l'UA ont comparé les scintigraphies cérébrales de jeunes coureurs de cross-country adultes (âgés de 18 à 25 ans) à de jeunes adultes qui n'avaient pas pratiqué d'activité physique modérée à vigoureuse (APMV) depuis plus d'un an.

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Dans l'ensemble, les coureurs ont montré une plus grande connectivité fonctionnelle entre les différentes régions du cerveau, y compris le cortex préfrontal (PFC), impliqué dans les fonctions cognitives avancées telles que la planification, la prise de décision et la capacité à changer d'activité.

Des études antérieures ont montré que les activités nécessitant un contrôle précis du moteur, comme jouer un instrument de musique, ou des niveaux plus élevés de coordination œil-main, comme jouer au golf, peuvent altérer la structure et la fonction du cerveau. Cependant, jusqu'à présent, peu d'études ont étudié l'impact d'activités aérobiques plus répétitives, comme la course, sur la structure du cerveau et la connectivité.

Les découvertes de Raichlen et Alexander suggèrent que les activités motrices complexes et la course à l'endurance peuvent favoriser des changements cérébraux similaires. Dans une déclaration à UA, Raichlen a déclaré: «Ces activités que les gens considèrent répétitives impliquent de nombreuses fonctions cognitives complexes – comme la planification et la prise de décision – qui peuvent avoir des effets sur le cerveau.

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Plus spécifiquement, les chercheurs ont découvert que la course à l'endurance semble impliquer de multiples actions cognitives, y compris le multitâche, la planification, l'inhibition, la surveillance et la commutation attentionnelle. Pour cette étude, les chercheurs ont examiné la connectivité dans trois réseaux d'état de repos reliant ces fonctions exécutives au contrôle moteur: le réseau en mode par défaut (DMN), le réseau frontopariétal (FPN) et le réseau moteur (MN).

Pour tous les participants au groupe de course, il y avait des associations significatives entre la connectivité cérébrale, l'activité physique autodéclarée et les estimations de la capacité aérobie maximale. Cela suggère une relation dose-réponse entre l'engagement en course d'endurance et la force de la connectivité cérébrale.

La connectivité fonctionnelle diminue souvent avec l'âge. La détérioration de la connectivité fonctionnelle est plus prononcée chez les personnes atteintes d'Alzheimer ou d'autres maladies neurodégénératives. Toutes les connaissances acquises par les chercheurs sur les choix de mode de vie qui optimisent la connectivité fonctionnelle en étudiant le cerveau de jeunes adultes en bonne santé pourraient avoir de vastes implications pour les interventions potentielles qui ciblent le déclin cognitif lié à l'âge. Alexander a déclaré dans une déclaration,

"L'une des questions clés que ces résultats soulèvent est de savoir si ce que nous voyons chez les jeunes adultes – en termes de différences de connectivité – confère certains avantages plus tard dans la vie. Les zones du cerveau où nous voyons plus de connectivité chez les coureurs sont aussi les zones qui sont touchées avec l'âge, donc cela pose vraiment la question de savoir si être actif en tant que jeune adulte pourrait être potentiellement bénéfique et peut-être résister aux effets de le vieillissement et la maladie. "

La formation musicale favorise les changements de cerveau qui améliorent la fonction exécutive

Cette image montre l'imagerie IRM fonctionnelle au cours du changement de tâche mentale: Les panneaux A et B montrent respectivement l'activation cérébrale chez les enfants entraînés et non entraînés. Le panneau C montre les zones du cerveau qui sont plus actives chez les enfants mus par la musique que chez ceux qui ne le sont pas.

Source: Laboratoires de neuroscience cognitive, Boston Children's Hospital, utilisé avec permission

La tâche complexe de jouer d'un instrument de musique nécessite un contrôle moteur et une cognition affinés. Une étude de 2014 du Boston Children's Hospital a trouvé un lien possible entre la formation musicale et l'amélioration du fonctionnement exécutif chez les enfants et les adultes. (Les fonctions exécutives sont les processus cognitifs de haut niveau qui nous permettent de traiter et de retenir rapidement l'information, de réguler nos comportements, de faire les bons choix, de résoudre les problèmes, de planifier et de s'adapter aux demandes mentales changeantes, etc.)

Ce fut l'une des premières études à examiner comment les changements cérébraux déclenchés par la formation musicale ont un impact sur les fonctions exécutives. Dans un communiqué de presse, la chercheuse principale Nadine Gaab, des Laboratoires de neurosciences cognitives de Boston Children's, a déclaré:

"Puisque le fonctionnement exécutif est un prédicteur fort de la réussite scolaire, même plus que le QI, nous pensons que nos résultats ont de fortes implications éducatives. Alors que de nombreuses écoles coupent des programmes de musique et consacrent de plus en plus de temps à la préparation des tests, nos résultats suggèrent que la formation musicale peut en fait aider à créer des enfants pour un meilleur avenir scolaire. "

Une autre étude de 2014 de l'Université du Vermont (UVM) a révélé que l'entraînement musical pourrait aider les enfants à concentrer leur attention, à contrôler leurs émotions et à diminuer leur anxiété en gonflant la matière grise du cortex cérébral. En utilisant l'imagerie cérébrale IRM, les chercheurs ont découvert que l'entraînement musical modifiait une variété de zones cérébrales.

Fait intéressant, les changements dans la structure du cerveau ont également été trouvés pour affecter les zones du cerveau qui régulent le comportement. Les chercheurs ont découvert que le fond musical d'un enfant semble corréler avec l'épaisseur corticale dans les zones du cerveau qui jouent un rôle essentiel dans le contrôle inhibiteur, ainsi que les aspects du traitement émotionnel.

Lorsque les enfants vieillissent, le cortex cérébral change généralement d'épaisseur. Après avoir analysé les données de neuroimagerie, les chercheurs de l'UVM ont conclu que l'épaississement ou l'amincissement dans des zones spécifiques du cortex étaient corrélés avec l'apparition d'anxiété, de dépression, de problèmes d'attention, d'agressivité et de contrôle du comportement.

Les coureurs et les musiciens affichent une meilleure connectivité cérébrale

La dernière étude de l'Université d'Arizona conclut que des changements cérébraux similaires sont obtenus grâce à la motricité fine et précise associée au jeu d'un instrument de musique et à l'action apparemment répétitive de comportements moteurs aérobiques soutenus, comme la course d'endurance.

Les futures études se concentreront sur la façon dont la neuroplasticité induite par l'exercice ou induite par l'entraînement chez les jeunes adultes pourrait améliorer la fonction cognitive à court et à long terme. L'activité physique régulière et la formation musicale semblent partager la capacité de promouvoir une plus grande connectivité cérébrale et une meilleure fonction cognitive tout au long de la vie humaine. Restez à l'écoute pour plus de recherche de pointe sur ce sujet passionnant!