Spatial memory is improved by aerobic and resistance exercise through different mechanisms

A growing body of scientific evidence indicates that exercise has a positive impact on human health and on neurological health in particular. Effects such as increased BDNF and IGF-1 neurotrophic activity are induced by aerobic exercise and appear to influence hippocampal neurons, leading to improved spatial learning and memory. However, nothing is known about the effect of resistance exercise on hippocampus-dependent memory or whether the cellular pathways associated with aerobic exercise are also activated by resistance training. Objective: we therefore tested whether spatial learning and memory in rats is similarly enhanced by aerobic or resistance exercise and whether the cellular signals involved are similar, focusing on the BDNF/ TrKB and IGF-1/ IGF-1R pathways. Material and Methods: Adult male Wistar rats underwent eight weeks of aerobic training on a treadmill (AERO group) or resistance training on a vertical ladder (RES group); control and sham groups were also included. After the training period, both the AERO and RES groups showed improved learning and spatial memory. In addition, the BDNF/TrkB/CaMKII pathway had a higher activity in the AERO group than in the RES group. In contrast, the RES group showed greater activation of the IGF-1/IGF-1R/AKT pathway. Moreover, the two exercise groups had similar increases in synapsin and synaptophysin expression. Conclusions: We therefore conclude that, in rats, both aerobic and resistance training for eight weeks increases learning and spatial memory in a similar manner. However, the two forms of exercise seem to employ at least partially divergent mechanisms. Specifically, aerobic exercise modulates neuroplasticity selectively via the BDNF/TrkB pathway by activating CaMKII and stimulating the synthesis of synapsin and synaptophysin. In contrast, resistance training appears to increase synapsin and synaptophysin expression via the IGF-1/IGF-1R pathway.As evidências científicas que se acumulam ao longo do tempo mostram o impacto positivo do exercício físico para a saúde humana, em especial para a saúde cerebral. Os efeitos como o aumento da atividade neurotrófica do BDNF e do IGF-1, devido ao exercício físico aeróbio, parecem influenciar os neurônios do hipocampo, e estão associados com a melhora do aprendizado e da memória espacial. No entanto, nada se sabe sobre a influência do exercício físico resistido na memória hipocampo-dependente, nem se as vias celulares associadas a essa melhora, pelo exercício físico aeróbio, seriam também ativadas pelo treinamento resistido. Objetivo: Verificar os efeitos dos exercícios físicos aeróbio e resistido na aprendizagem, na memória espacial e nas vias de sinalizações celulares BDNF/ TrKB e do IGF-1/ IGF-1R no hipocampo de ratos. Material e Métodos: ratos Wistar machos adultos foram distribuídos em quatro grupos (controle, CTRL; sham, SHAM; aeróbio, AERO; e resistido, RES), submetidos a oito semanas de treinamento aeróbio (esteira motorizada) ou treinamento resistido (escalada em escada com sobrecarga). Após a intervenção, observou-se que houve, em ambos os grupos AERO e RES, uma melhora da aprendizagem e da memória espacial (hipocampo-dependente), avaliada por meio do labirinto aquático de Morris. Além disto, o grupo AERO ativou mais a via BDNF/ TrKB/ CaMKII do que o RES. No entanto, este grupo ativou mais a via IGF-1/ IGF-1R/ AKT do que o grupo AERO. Apesar de os dois grupos terem aumentado a expressão da sinapsina e da sinaptofisina de forma semelhante. Conclusões: o treinamento aeróbio ou o resistido por oito semanas aumentou, de maneira similar, a aprendizagem e a memória espacial dos ratos. Embora os mecanismos moleculares pelo qual isso ocorreu, até certo ponto tenham sido divergentes. Isso porque, o exercício físico aeróbio ativou a via BDNF/TrKB/CaMKII e, o resistido a via IGF-1/IGF-1R/AKT, embora ambos, de maneira similar, tenham aumentado, no hipocampo, a expressão da sinapsina e da sinaptofisina.TEDEBV UNIFESP: Teses e dissertaçõe