Liikunta vahvistaa aivoja

Sressaako työ tai tökkiikö opiskelu? Mene lenkille!

Jutun avaus ei tahdo onnistua. Tuntuu siltä kuin ruutu voisi kulua lasittuneesta katseesta puhki.

Tilanne vaatisi älyä ja luovuutta. Jos haaste ei muutoin ratkea, siihen saattaa auttaa mieluisa ratkaisu: tauko juoksulenkillä.

Liikunta on nimittäin parasta mahdollista aivodopingia. Erityisesti kestävyystyyppinen liikunta tehostaa oppimiskykyä, suojaa stressiperäiseltä masennukselta sekä ennaltaehkäisee ikääntymiseen usein liittyvää toimintakyvyn rappeutumista.

Aivot muuttuvat

Liikunnalla tiedetään olevan vahva yhteys oppimiskykyyn. Silti vasta viime aikoina on saatu todisteita siitä, että liikunta tekee rakenteellisia muutoksia aivoihin. Liikunta kirjaimellisesti lisää aivojen harmaata massaa.

– On hyvin tunnettua, että liikunta vahvistaa lihaksia ja parantaa verenkiertoa. Näyttää siltä, että myös aivoissa tapahtuu sama asia, sanoo liikuntafysiologian dosentti Riikka Kivelä Helsingin yliopistosta ja Wihurin tutkimuslaitoksesta.

Esimerkiksi aamulenkki tai työmatkapyöräily käynnistää tehokkaasti aivoja ja parantaa tutkitusti oppimiskykyä ja päättelykykyä.

– Lyhytkestoinenkin liikunta vilkastuttaa verenkiertoa ja tehostaa aineenvaihduntaa aivoissa. Jopa reipas kävelylenkki lounastauon aikana saattaa paitsi vähentää stressiä myös parantaa suorituskykyä työpaikalla.

– Pitkällä aikavälillä tapahtuu myös myönteisiä rakenteellisia muutoksia, kuten parantunut verisuonisto aivoissa. Se tehostaa aivojen hapensaantia ja ravintoaineiden saantia. Nimenomaan verenkierrolliset ongelmat ovat usein taustalla ikääntymiseen liittyvässä muistin ja oppimiskyvyn heikentymisessä, Kivelä sanoo.

Oppimisen apu

Useissa tutkimuksissa on todettu, että hyväkuntoiset opiskelijat suoriutuvat koulutehtävistä paremmin kuin huonokuntoiset. Kalifornialaisen tutkimusraportin mukaan koululaiset saivat sitä parempia tuloksia matematiikka- ja lukemistehtävistä mitä pitempään he jaksoivat juosta testissä, jossa juoksunopeutta lisättiin asteittain uupumukseen saakka.

Erityisesti aerobinen kapasiteetti on yhteydessä oppimiseen. 

– Enemmän liikuntaa harrastavilla lapsilla on havaittu olevan parempi oppimiskyky kuin lapsilla, jotka liikkuvat vähän, Kivelä sanoo.

Eläinkokeissa on myös tutkittu, mitä molekyylitasolla tapahtuu liikunnan vaikutuksesta. Aivoissa syntyy sekä uusia hermosoluja että uusia verisuonia.

Kaikki liikuntamuodot hyödyttävät aivoja, mutta pitkäkestoinen liikunta näyttää olevan erityisasemassa. Hyvä kestävyys pohjustaa kiitettäviä tuloksia matematiikassa ja lukutehtävissä, mutta lihaskunnolla ja liikkuvuudella ei näytä olevan yhteyksiä oppimiseen. Näin kertoo Journal of Sport & Exercise Psychologyssa vuonna 2007 julkaistu tutkimusartikkeli. Korkea painoindeksi on puolestaan yhteydessä huonompiin suorituksiin koulutehtävissä.

Liikunnan ja oppimisen yhteyttä on tutkittu myös Jyväskylässä.

– Erityisesti aerobinen kapasiteetti on yhteydessä oppimiseen, sanoo liikuntafysiologian professori Heikki Kainulainen Jyväskylän yliopistosta.

Kestävyysliikunta vaikuttaa aivotoimintaan useiden eri mekanismien kautta. Vaikutuksensa oppimiseen on verenkierron ja aineenvaihdunnan tehostumisella.

Pitkäkestoinen liikunta vaikuttaa myös plastisella tasolla lisäämällä uusien hermosolujen sekä hermoliitosten syntyä. Ilmiöitä sanotaan neurogeneesiksi sekä synaptogeneesiksi.

Liikunnan aikana aivoista erittyy lepoa enemmän BDNF-kasvutekijää, joka stimuloi uusien hermosolujen syntyä sekä parantaa hermoimpulssien kulkua synapsien avulla. Aivoissa kuolee ja syntyy jatkuvasti uusia hermosoluja, ja liikunnalla näyttää olevan todella merkittävä rooli tässä aivoille tärkeässä neurogeneesissä.

Kainulainen on tutkinut asiaa Jyväskylässä koe-eläimillä. Vapaasti liikkuvilla, 4–5 kilometriä päivässä juoksevilla rotilla syntyi jopa 2–3 kertaa enemmän uusia hermosoluja kuin passiivisilla lajitovereillaan. Uusia hermosoluja syntyi hippokampuksen osassa, joka liittyy muistiin ja oppimiseen.

Havainto on hyvin linjassa aiempien tutkimusten kanssa: liikkuvilla koe-eläimillä on todettu olevan passiivista vertailuryhmää parempi oppimiskyky.

HIIT ei auta?

Jyväskylän tutkimuksessa tehtiin myös toinen, hyvin mielenkiintoinen havainto: HIIT-tyyppistä korkeatehoista harjoittelua tai vastusharjoittelua tehneet eläimet eivät erottuneet passiivisesta ryhmästä. Uusia hermosoluja ei syntynyt yhtään enempää kuin koe-eläimillä, jotka eivät liikkuneet.

– Voimaharjoittelussa tai HIIT-harjoittelussa liikunnan kokonaismäärä on pienempi. On vielä selvittämättä, olisiko voimaharjoittelulla tai HIIT-harjoittelulla samanlaista vaikutusta, jos sitä tekisi yhtä paljon [kuin kestävyysharjoittelua].

Mutta toisaalta intensiivistä harjoittelua ei voikaan tehdä yhtä paljon, Kainulainen sanoo.

Eroja liikuntamuotojen välillä on tähän saakka tutkittu hyvin vähän. Lihasvoimalla saattaakin olla epäsuoria, vielä osin tuntemattomia yhteyksiä aivotoimintaan.

– Lihaksissa on välittäjäaineita, jotka vaikuttavat aivoihin ja neurogeneesiin. Mitä kookkaampi lihas, sitä enemmän välittäjäaineita, Kainulainen sanoo.

Liikuntalohkot kasvavat

Ihmisillä on hankala tehdä vastaavia tutkimuksia, koska genetiikka, tausta ja ympäristö vaikuttavat hyvin voimakkaasti liikuntaan ja liikunnan vaikutuksiin. Mutta Jyväskylän yliopistossa tehty tutkimus havainnollistaa hyvin liikunnan myönteiset vaikutukset samanlaisen perimän omaavien kaksosten aivoissa. Tutkimus julkaistiin vuonna 2016 Medicine & Science in Sports & Exercisessä.

Tutkimuksessa tarkasteltiin kymmenen valikoidun, nuoressa aikuisiässä olevan identtisen kaksosparin fysiologisia eroja. Yksi jokaisesta kaksosparista harrasti liikuntaa säännöllisesti, toinen ei juuri ollenkaan. Löydökset olivat hämmästyttäviä.

Liikuntaa harrastavien ihmisten aivot näyttävät kymmenen vuotta nuoremmilta kuin liikuntaa harrastamattomien aivot.

Odotetusti liikunnallisilla oli passiivisia pienempi rasvaprosentti, suurempi insuliiniherkkyys ja parempi aerobinen kunto. Mutta aivojen magneettikuvauksella havaittiin myös merkittäviä eroja aivojen koossa. Tutkimuksen johtaja, liikuntalääketieteen professori Urho Kujala kertoo tuloksista:

– Liikunnallisesti aktiivisten ja vähän liikkuvien identtisten kaksosten aivojen rakenteessa havaittiin selvimmin eroa kahdella alueella. Niistä syvempi aivotumake osallistuu tahdonalaisten liikkeiden säätelyyn. Etuaivokuoressa eroja löytyi alueelta, joka osallistuu toiminnan ohjaukseen. Lisäksi eroja oli näitä alueita yhdistävissä rakenteissa.

Tutkitut kaksoset olivat iältään 32–36 vuotta, ja heillä oli ollut samanlaiset liikuntatottumukset ennen kolmivuotista tutkimusta. Noin tuhannessa päivässä syntyi siis merkittäviä fysiologisia eroja.

– Löydökset kertovat siitä, että liikunta vaikuttaa voimakkaimmin aivoalueisiin, jotka osallistuvat liikkeiden ja liikkumisen ohjaukseen. Liikkumiskyky siis paranee. Pitkällä tähtäimellä tällaiset muutokset voivat olla hyödyksi esimerkiksi, jos ajatellaan iäkkäiden ihmisten kaatumisriskiä ja liikkumiskyvyn ongelmia, Kujala sanoo.

Parasta monipuolinen liikunta

Liikunnalla on siis moniulotteinen, myönteinen vaikutus aivoihin. Näyttää myös siltä, että monipuolinen liikunta on suositeltavampaa kuin yksipuolinen harrastus.

Erityisesti lapsilla liikunta on osa kehitysprosessia, joka voi vaikuttaa myös kognitiivisiin toimintoihin kuten havainnointiin ja tiedostamiseen. Kognitiivinen prosessointi nopeutuu ja erityisesti visuo-spatiaaliset eli tilan hahmottamisen taidot kehittyvät.

– Tutkimuksemme kertoi, että myös aivojen tasolla liikunnan harjoitusvaikutukset ovat osin paikka-spesifejä, samoin kuin vaikka liikuntakuormituksen vaikutukset luustoon ja lihaksistoon. Aivoissakin kehittyy ensisijaisesti se, mitä harjoitetaan, Kujala sanoo.

Kestävyysliikunta on hyvä lähtökohta, mutta esimerkiksi suunnistus ja tanssi stimuloivat aivoja moniulotteisemmin kuin pelkkä juoksu. Myös koordinaatiota vaativa polkujuoksu antaa moninaisen haasteen aivoille.

Liikuntafysiologian dosentti Riikka Kivelä harrastaa sattumoisin suunnistusta. Hän pitää erilaisten ärsykkeiden yhdistämistä hyvänä.

– Liikunnan vaikutuksia aivoihin voi tehostaa yhdistelemällä kognitiivisia tehtäviä liikuntaan, Kivelä sanoo.

Ongelmanratkaisu vaatii tilaa

Toisaalta tavallisen monotonisen juoksulenkin aikana aivokapasiteettia vapautuu luovaan ajatteluun ja ongelmien ratkaisuun. Ei ihme, että esimerkiksi kirjailijat, taiteilijat ja johtajat kertovat etsivänsä luovia oivalluksia lenkkipoluilta.

Leidenin yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että hyväkuntoisten urheilijoiden kyky selviytyä luovista tehtävistä parani, kun lepo vaihtui sisäpyöräilyyn. Huonokuntoisten testihenkilöiden luovuus puolestaan kärsi liikunnan aikana – luultavasti rasitus vei liikaa heidän kognitiivisia resurssejaan.

Vastaavasti luovuus saattaa hetkellisesti kärsiä, jos liikunta vaatii keskittymistä ja koordinaatiota. Ongelman voi ratkaista harjoittelemalla: mitä paremmin hallitset lajisi, sitä vähemmän sinun tarvitsee ajatella suoritusta – ja aivokapasiteettia vapautuu luovaan ajatteluun.

Lääke stressiin

Juoksija tietää, että lenkki tuppaa piristämään mielialaa. Kyse ei ole kuvitelmasta, vaan liikunnalla on merkittävä vaikutus henkiseen hyvinvointiin. Liikunnan yhteyksistä stressin lieventämiseen sekä masennuksen ehkäisyyn on myös tuoretta solutason tutkimustietoa.

Ruotsalaisessa Karolinska Institutetissa vuonna 2014 tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että liikunnan aikana lihaksissa muodustuva PGC-1 alfa -proteiini neutraloi stressin seurauksena syntyvää kynureniiniä, joka on edelleen yhteyksissä masennukseen. Liikunnan tuloksena syntynyt kynureniinihappo ei ylitä veri-aivoestettä, eikä siksi voi aiheuttaa stressiperäisiä, vahingollisia muutoksia aivoihin. Liikunta suojaakin tehokkaasti stressiperäiseltä masennukselta.

Stressistä johtuvalla ylikuormituksella ja masennuksella on yhteys kognitiivisiin toimintoihin. Tulosta voi tulkita siten, että stressaavanakin aikana kannattaa löytää aikaa lenkille!

Liikunta myös vähentää haitallisen proteiinin beeta-amyloidin kertymistä aivoihin, millä on vaikutus muistisairauksien ennaltaehkäisyssä.

– Liikunnan myönteiset vaikutukset aivoihin johtuvat sekä liikkumalla hankitusta hyvästä kunnosta että liikunnasta itsessään, Kivelä sanoo.

Hän tarkoittaa liikunnan aikana tapahtuvia verenkierrollisia, aineenvaihdunnallisia sekä biokemiallisia muutoksia.

Pysäyttävä etu

Miten paljon pitäisi liikkua, jotta aivot kehittyisivät mahdollisimman hyvin? Tähän kysymykseen ei vielä ole tyhjentävää vastausta.

Pienikin määrä liikuntaa vaikuttaa positiivisesti. Kaksostutkimukseen osallistuneet liikunnallisesti aktiiviset henkilöt eivät olleet kilpaurheilijoita, vaan hölkkäsivät tai kuntoilivat muutoin.

– Ihan pelkkä kävely ei välttämättä tuota maksimaalista hyötyä aivoille. Reippaassa liikunnassa sydämen minuuttitilavuus ja sen myötä verenkierto myös aivoissa on ihan toista luokkaa kuin kevyessä liikunnassa, Kivelä sanoo.

Liikkumalla enemmän voit parantaa aivokapasiteettia nopeammin, mutta todennäköisesti vain johonkin pisteeseen saakka. Edellä mainitussa Jyväskylän tutkimuksessa rotat kehittyivät eniten, kun juoksivat niin paljon kuin itse halusivat. Ihmiselle vastine tutkimustilanteeseen olisi useita tunteja liikuntaa päivässä.

– Jos lasten annetaan liikkua vapaasti, kyllähän he juoksevat. Aikuisille tulee ongelmaksi, ettei liikuta tarpeeksi, Kivelä kuittaa.

Lapsuuden liikunta on osittain korvaamatonta.

Etenkin lasten monipuolista liikuntaa kannattaa tukea.

– Suurin hyöty saadaan, jos liikunnan aloittaa jo nuorena. Lapsuuden liikunta on osittain korvaamatonta.

Liikkua kannattaa kuitenkin iästä, tavoitteista ja taustasta huolimatta. Kaksostutkimus kuvasi hyvin, että aikuisiän liikunnalla on suuri merkitys kokonaisvaltaiseen hyvinvointiin.

Geneettiset lahjat eivät ole jakautuneet tasavertaisesti ihmisten kesken, mikä pätee myös aivokapasiteettiin. Jyväskylän yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että perinnöllisesti hyväkuntoisilla koe-eläimillä esiintyi enemmän neurogeneesiä kuin lahjattomilla, vaikka molemmat liikkuivat yhtä paljon.

– Jos on hyvä tuuri ja hyvät geenit, vähempikin treeni voi riittää, Kivelä sanoo. Onneen ei silti kannata luottaa.

– Useiden tutkimusten mukaan liikunta lisää aivojen massaa ja hidastaa ikääntymisen aiheuttamaa surkastumista. Liikuntaa harrastavien ihmisten aivot näyttävät kymmenen vuotta nuoremmilta kuin liikuntaa harrastamattomien aivot. Sama asia on havaittu myös lihaksissa.