#1 Fortalecendo o Cérebro com blood flow restriction training
O Treinamento de Resistência com Restrição do Fluxo Sanguíneo é uma Estratégia Eficaz para Melhoria Cognitiva?
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Resumo
O envelhecimento é acompanhado por uma diminuição das capacidades físicas (por exemplo,
perda de força) e declínio cognitivo. A relação bidirecional observada entre atividade física e saúde cerebral sugere que as atividades físicas podem ser benéficas para manter e melhorar o funcionamento do cérebro (por exemplo, desempenho cognitivo).
No entanto, o tipo de exercício (por exemplo, treinamento de resistência, treinamento de força) e suas variáveis de exercício (por exemplo, carga, duração, frequência) para uma atividade física eficaz que melhore o desempenho cognitivo ainda são desconhecidos. Há evidências crescentes de que o treinamento de resistência induz alterações cerebrais substanciais que contribuem para melhorar as funções cognitivas.
Um método relativamente novo no campo da fisioterapia e treinamento de resistência é o
treinamento de restrição do fluxo sanguíneo (BFR), blood flow restriction training.
Embora o treinamento resistido com BFR seja amplamente estudado no contexto do desempenho muscular, essa estratégia de treinamento também induz uma ativação de vias de sinalização associadas à neuroplasticidade e funções cognitivas.
Com base nisso, parece razoável supor que o treinamento de resistência com BFR é uma nova estratégia promissora para aumentar a eficácia das intervenções de treinamento de resistência em relação ao desempenho cognitivo.
Para apoiar esta hipótese, um estudo forneceu fundamentos de possíveis processos de adaptação induzidos pelo treinamento de resistência com BFR. E prenderá todas as qualidades desse método e como podemos usar na fisioterapia e ate no Pilates que tradicionalmente (literatura ) não usam treino de resistência pesado para ocasionar as mudanças mostradas nas pesquisas, porem atendem públicos que não podem com esse nível de carga, seja pela dor ou incapacidades.
Ao final mostro as possibilidades eminentes para esta nova formação no Brasil.
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A partir da terceira década de vida, aumentam as alterações degenerativas do organismo humano que conduzem, por um lado, a uma diminuição do desempenho físico e, por outro, a um declínio das funções cognitivas.
Em termos de desempenho físico, especialmente a perda de massa muscular [1–2] contribui para uma diminuição da força muscular que, por sua vez, prejudica as atividades da vida diária (por exemplo, caminhar) [3,4].
No entanto, a musculatura é o principal órgão efetor para o desenvolvimento da força muscular, que é importante para garantir o movimento e a locomoção (por exemplo, caminhar com segurança) [5,6].
Portanto, a integridade da musculatura e a força muscular são de grande importância ao longo de toda a vida. Além disso, as mencionadas reduções relacionadas à idade na massa e força muscular (devido ao envelhecimento) também estão associadas a perdas morfológicas no cérebro e diminuição das funções cognitivas [7,8].
Porque dessas mudanças, especialmente as funções cognitivas, como memória e velocidade de processamento, são afetadas negativamente [9,10]. Além disso, as alterações cerebrais relacionadas ao envelhecimento são consideradas fatores de risco para o desenvolvimento de doenças neurológicas (por exemplo, demência) [10,11].
A demência está associada a deficiências cognitivas que afetam negativamente a qualidade de vida e a vida independente [10,12].
Com base na capacidade limitada de indivíduos com doenças neurológicas (por exemplo, demência) de viver de forma independente, é necessário um cuidado médico intensivo que, por sua vez, consome uma grande quantidade de recursos dos sistemas de bem-estar das nações industrializadas
Até agora, nenhuma intervenção farmacológica é suficiente para tratar os mencionados declínios associados à idade [13,14]. Porém, há evidências crescentes com relação aos efeitos positivos da atividade física prevenindo e tratando perdas morfológicas e funcionais nos músculos [15] e no cérebro [16,17].
Nos últimos anos, surgiram evidências enfatizando a existência de uma relação bidirecional entre desempenho físico e saúde cerebral [18,19]. Por exemplo, uma diminuição no desempenho muscular está associada a uma diminuição no funcionamento cognitivo [20,21].
Consequentemente, a relação bidirecional sugere que o treinamento físico (significa uma forma de atividade física estruturada, planejada, dosada e sistemática com o objetivo de aumentar o desempenho físico e/ou a saúde; por exemplo, por meio do treinamento de resistência) pode ser uma estratégia de intervenção valiosa para desacelerar não só o declínio físico, mas também cognitivo na velhice.
Uma estratégia de intervenção física promissora e econômica [22,23] que preserva e melhora tanto o desempenho físico (especialmente no que diz respeito à musculatura) [24,25] quanto as funções cognitivas [26,27], é o treinamento de resistência (também conhecido como treinamento de força).
Os mecanismos neurobiológicos subjacentes e os efeitos do treinamento de resistência na cognição são descritos na seção a seguir.
Como treinamento de força, na literatura não conseguiremos que atividades físicas como yoga e PILATES se enquadrem pela forma de treino, e por isso cada vez mais será comum ouvir que pessoas adultas precisam treino de resistência, vencer 1RM não são coisas que estão no dicionários destas praticas, (yoga e Pilates) a não ser que modifique ou utilize o BFRT que estou falando neste artigo.
2. Efeitos e Mecanismos do Treinamento Resistido na Cognição
Os processos neurobiológicos subjacentes que são desencadeados por exercícios de resistência e têm sido relacionados a melhorias no desempenho cognitivo ainda não são totalmente compreendidos 26,27,28].
Com base na promissora estrutura de Stillman et al. [29] sobre mediadores da atividade física (neste caso exercícios de resistência) influenciando o desempenho cognitivo em diferentes níveis ( nível celular e molecular, nível estrutural e funcional e nível comportamental/socioemocional) [29], o conhecimento atual de possíveis mecanismos neurobiológicos que contribuem para a melhora das funções cognitivas em resposta ao treinamento de resistência são resumidas a seguir.
No nível celular e molecular, um possível mecanismo chave de treinamento de resistência que contribui para melhorias cognitivas é a liberação pronunciada do fator de crescimento semelhante à insulina 1 (IGF-1) de ação multifacetada [26,29,30,31–32].
Em resposta ao treinamento de resistência, o IGF-1 é expresso principalmente pelo fígado (saída global, ~70% do total de IGF-1 circulante), musculatura (saída local) e o próprio cérebro (saída local) [33,34] .
O IGF-1 circulante pode atravessar a barreira hematoencefálica (BHE) que, portanto, também está disponível para o cérebro [33,34].
Embora um nível aumentado de IGF-1 esteja associado à proliferação, diferenciação, sobrevivência e migração de progenitores neuronais [35,36], processos sinápticos (por exemplo, potenciação de longo prazo) [36,37], angiogênese no cérebro, neuroproteção, crescimento axônico, maturação dendrítica e sinaptogênese [34,38], uma deficiência de IGF-1 está associada ao risco de eventos cerebrovasculares prejudiciais (por exemplo, acidente vascular cerebral isquêmico ou acoplamento neurovascular comprometido) [39,4o].
Consequentemente, não é surpreendente que tenha sido observada uma relação entre as funções cognitivas e o nível de IGF-1 em indivíduos mais velhos [79] e em indivíduos com deficiências cognitivas leves [80].
Além disso, assume-se que existe uma relação potencial entre níveis diminuídos de IGF-1 e doenças neurodegenerativas [35,41,42], o que sugere que influenciar os níveis de IGF-1 é um alvo promissor para tratamentos eficientes.
De fato, os níveis séricos de concentração de IGF-1 aumentam após uma única sessão de atividades de resistência (curto prazo) [43] e treinamento de resistência de longo prazo (também conhecido como “crônico”; > 2 sessões de exercícios) em humanos [44,45].
No entanto, atualmente há apenas poucas evidências postulando uma relação sólida entre a modulação da liberação de IGF-1 induzida pelo exercício físico e as funções cognitivas [46].
Um estudo revela que as alterações basais das concentrações de IGF-1 após uma intervenção de exercício resistido de longo prazo estão associadas a melhorias no desempenho cognitivo [44]. Portanto, mais estudos são necessários para obter uma compreensão mais profunda da relação da modulação induzida pelo exercício da liberação de IGF-1 e cognição [46].
No nível estrutural, Fontes et al. [47] observaram que em indivíduos mais velhos, a densidade da substância cinzenta aumenta no lobo posterior e anterior do cerebelo, giro frontal superior no lobo frontal e córtex cingulado anterior no lobo límbico em resposta a um treinamento de resistência de 12 semanas [ 47 ] .
As distintas adaptações neuronais em resposta a intervenções de exercícios resistidos com diferentes variáveis de exercício sugerem que existe uma certa relação dose-resposta entre as variáveis do exercício físico e as adaptações neurais, embora essa relação dose-resposta seja atualmente mal compreendida e deva ser investigada em estudos mais aprofundados. [48,49,50,51].
Além disso, o treinamento de resistência de longo prazo está associado à diminuição da atrofia da substância branca nas medições de acompanhamento [55] e menor volume de lesões da substância branca foi observado após 52 semanas de um regime de exercícios de treinamento de resistência [56].
Alterações na substância branca são conhecidas por influenciar o desempenho cognitivo, especialmente em tarefas cognitivas dependentes da velocidade de processamento [57,58].
No nível comportamental/socioemocional, as melhorias nas funções cognitivas (por exemplo, funções executivas) e a redução da atividade do córtex pré-frontal estão, por exemplo, ligadas ao funcionamento do controle motor das atividades da vida diária, como caminhar com segurança [52,43].
Este fenómeno reforça a necessidade de perseverar a capacidade das funções executivas, especialmente nos indivíduos mais velhos, de forma a assegurar a mobilidade e a vida autónoma. Além disso, devido à relação entre as funções cognitivas e a qualidade de vida [54].
Nesse sentido de funcionalidade creio que o Pilates e Yoga e atividades moderadas leves se enquadram perfeitamente mas existe uma precariedade de estudos de qualidade e as principais revisões não citam este tipo de atividade. Em minha opinião, estas modalidades são difíceis de ser quantificadas, a gente consegue saber exatamente quanto é 1 RM numa maquina que é universal.
No entanto, em relação à eficácia do tipo de exercício, foi relatado que o treinamento de resistência é menos eficaz do que os exercícios aeróbicos em relação à melhora do desempenho cognitivo em nível comportamental/ socioemocional [59] ou em nível funcional em relação à oxigenação relacionada à tarefa de regiões cerebrais[60.61].
Entretanto, existem várias estratégias para aumentar a eficácia dos regimes de exercícios resistidos. Principalmente que a grande maioria das pessoas idosas não gostam de exercícios resistidos em aparelhos de musculação.
Mas nas mãos da fisioterapia surge uma estratégia potencial que será benéfica para aumentar a eficiência do treinamento de resistência é a aplicação de dispositivos (por exemplo, manguitos) que modulam o fluxo sanguíneo de e para os músculos. Este tipo de treinamento é conhecido como treinamento de restrição de fluxo sanguíneo (BFR).
A concentração maior de eficácia do treinamento de resistência com BFR em comparação com o treinamento de resistência sem BFR foi mais investigada no contexto de adaptações fisiológicas musculares e melhorias de força [62,63], o que mudou muito nestes dois últimos anos.
Se o treinamento de resistência com BFR também fornece efeitos neurocognitivos positivos que são potencialmente maiores do que os efeitos observados após intervenções de treinamento de resistência “tradicionais” (treinamento de resistência sem BFR) eu trago a seguir
3. Treinamento de resistência com restrição do fluxo sanguíneo – um valor agregado para a cognição?
Uma forma de aumentar a eficiência do treinamento resistido é a manipulação específica de diferentes variáveis do exercício, como carga, volume (repetições, séries), períodos de descanso, velocidade de repetição, escolha do exercício, ordem do exercício, frequência ou ação muscular. [120].
Aqui, uma certa relação dose-resposta em relação a certas variáveis do exercício (por exemplo, carga) pode ser observada [26,64,65]. Outra “estratégia de manipulação” mais recente para aumentar a eficiência do treinamento de resistência inclui a aplicação de estímulos hipóxicos [66,67].
A estimulação hipóxica durante os exercícios de resistência pode ser obtida pela aplicação de (i) hipóxia localizada ou (ii) hipóxia sistêmica [125].
A hipóxia localizada pode ser alcançada com a aplicação de BFR, que na literatura também é referido como treinamento de oclusão, blood flow restriction training.
O método de treinamento BFR é caracterizado pela restrição/manipulação do fluxo sanguíneo de e para os membros devido à aplicação de manguitos pneumáticas os outros mais baratos tiras elásticas não provaram segurança na sua aplicação (ver Figura 1A ,B) [62,68.69,70]
A manipulação do fluxo sanguíneo diminui especialmente o retorno venoso, o que aumenta o acúmulo de metabólitos no músculo desencadeando processos adaptativos pronunciados [62,68,69,70].
Os dois principais equipamentos a nível mundial, e eu tenho formação nos dois são, SMART TOOLS e KAATSU, onde são usados manguitos infláveis especiais com sensores de pressão [131]. São os mais seguros e aprovados pela FDA
As adaptações sistêmico-endocrinológicas (por exemplo, expressão de fatores de crescimento), bem como neuronais (por exemplo, maior recrutamento de músculos de suporte devido ao aumento dos músculos fatigados sob BFR) são discutidas para esse fenômeno.
No entanto, em relação às adaptações cerebrais, a hipóxia sistêmica leva a um déficit de oxigênio diretamente no cérebro que é, até certo ponto, o estímulo decisivo que desencadeia adaptações neurofisiológicas positivas [71,72,73].
A este respeito, os primeiros estudos mostraram funções cognitivas melhoradas após intervenções com hipóxia normobárica sistémica [74,75].
Além disso, para treinamento resistido com BFR, uma primeira investigação de Sardeli et al. [76] observaram efeitos positivos nas funções cognitivas (teste de Stroop) imediatamente após um treinamento de resistência de baixa carga com BFR (30% de 1RM) [76].
Com exceção desta primeira investigação de Sardeli et al. [76], até onde sabemos, não há mais estudos disponíveis (nem estudos de curto prazo nem de longo prazo) que examinem diretamente os efeitos da exposição hipóxica localizada no desempenho cognitivo.
Porém existem estudos relatando o aumento da neurogênese e liberação aumentada de BDNF pos AVC (aa), mulheres idosas (aa2) .
Com base na primeira dica de que a hipóxia localizada é benéfica para a cognição, queremos delinear várias razões pelas quais a hipóxia localizada durante um treinamento de resistência (por exemplo, BFR) pode ser uma estratégia de intervenção promissora que provavelmente aumentará a eficiência do treinamento de resistência em relação ao melhoria das funções cognitivas no seguinte:
(i) No nível celular e molecular:
Algumas investigações mostraram uma liberação significativamente maior de hormônios que está associada a adaptações neurofisiológicas positivas, como IGF-1 sérico [77,78], hormônio do crescimento (GH) [79,80] e endotélio vascular fator de crescimento (VEGF) [79,80,81,82], em resposta a atividades de resistência aguda com BFR quando comparado ao treinamento de resistência sem BFR.
Em relação ao IGF-1, também uma intervenção de longo prazo (duas semanas) de treinamento de BFR de baixa intensidade, fornecido duas vezes ao dia, levou a um nível basal mais alto de IGF-1 em comparação com o mesmo treinamento de resistência sem BFR [83] .
Como mencionado na seção anterior, o IGF-1 desempenha um papel importante no funcionamento sináptico e nos processos cognitivos [37]. Devido à ligação entre uma deficiência no nível sérico de GH e um comprometimento cognitivo, aumentos de GH estão associados a benefícios para o desempenho cognitivo [84,85].
Além disso, em idosos que realizam exercícios físicos regularmente, observou-se maior nível de GH e melhor desempenho cognitivo em comparação com idosos sedentários [86]. O VEGF está envolvido na angiogênese [87,88, 89] e especula-se que uma diminuição nos fatores angiogênicos (por exemplo, VEGF sérico) pode estar associada a deficiências cognitivas (por exemplo,na doença de Alzheimer) [90,91].
Notavelmente, os aumentos de substâncias neuroquímicas (por exemplo, IGF-1) foram observados predominantemente após um ataque agudo de atividades de resistência com BFR.
Além disso, há um corpo robusto de evidências sugerindo que as concentrações de lactato no sangue são maiores após uma sessão aguda de atividades de resistência com BFR em comparação com um exercício de resistência sem BFR [79,77, 92,93].
Os níveis de concentração de lactato no sangue pós-exercício estão associados a melhorias agudas nas funções cognitivas, como memória de curto prazo [93] e funções executivas [94,95]. Esse fenômeno ocorre porque o lactato expresso perifericamente pode atravessar a BHE por transportadores de monocarboxilato (MCTs) e será utilizado como combustível para processos cognitivos devido à oxigenação [96,97].
Além disso, o lactato está associado a alterações no fator neutrófico derivado do cérebro periférico (BDNF).
Aqui, Ferris et al. [98] mostraram uma correlação entre as concentrações de lactato no sangue e BDNF [99]. Além disso, Schiffer et al. [100] observaram um aumento no BDNF após uma infusão de lactato em repouso [100].
Esses insights sugerem uma potencial relação neurobiológica entre ambas as substâncias neuroquímicas. O BDNF é um membro das neurotrofinas e contribui para a neuroplasticidade que, por sua vez, facilita o desempenho cognitivo [101,102]
A hipóxia sistêmica [183,184] bem como a hipóxia local [103] aumentam o fator 1ÿ induzível por hipóxia (HIF-1ÿ) , que é o principal regulador das adaptações da homeostase do oxigênio.
Um aumento de HIF-1ÿ em resposta à hipóxia sistêmica e/ou localizada (por exemplo, induzida por BFR) pode ser significativo para a cognição ou a integridade do cérebro considerando os dois aspectos a seguir: Em primeiro lugar, o HIF-1ÿ tem um efeito neuroprotetor [ 104] e em segundo lugar, este fator de transcrição desencadeia o aumento de fatores neurotróficos como o VEGF e IGF-1 [187,188].
Portanto, o HIF-1ÿ também pode ser um fator crucial para as adaptações neurocognitivas após um treinamento resistido com BFR.
(ii) No nível funcional:
Após um treinamento de resistência com BFR, foram observados aumentos na excitabilidade cortical [105] e níveis mais altos de hemoglobina oxigenada em áreas motoras corticais (em comparação com os mesmos exercícios de resistência sem BFR) [106].
Além disso, nas áreas pré-frontais, uma maior concentração de hemoglobina desoxigenada foi observada durante a extensão do joelho com BFR, enquanto o aumento da hemoglobina oxigenada foi diminuído quando comparado com extensões do joelho sem BFR[107].
Em geral, a diminuição dos níveis de hemoglobina desoxigenada e o aumento dos níveis de hemoglobina oxigenada estão associados ao aumento da atividade cortical [192–195].
Uma vez que a hemoglobina desoxigenada é considerada menos afetada por artefatos fisiológicos do que a hemoglobina oxigenada[108,109,110], talvez seja um melhor indicador da atividade cortical (neste caso particular) e, portanto, pode-se especular que uma diminuição pronunciada da hemoglobina desoxigenada pode e apontam para uma maior ativação cortical durante extensões de joelho com BFR.
No entanto, mais pesquisas são necessárias para verificar ou falsificar essas suposições.
Em geral, níveis mais elevados de atividade cortical (por exemplo, demonstrado por maior concentração de hemoglobina oxigenada no cérebro) após exercícios físicos estão associados a um melhor desempenho cognitivo [111,112].
Foi observado que os participantes com melhor desempenho cognitivo após o exercício mostraram uma maior atividade cortical nas áreas pré-frontais durante as sessões de exercício (denominados como respondedores) em comparação com os participantes sem melhorias cognitivas (denominados como não respondedores) [113 ] .
Em consideração a esses insights, o desempenho aprimorado no teste de Stroop após um treinamento de resistência de baixa carga com BFR observado na investigação de Sardeli et al. [76] pode ter sido causado por níveis mais elevados de hemoglobina oxigenada no córtex pré-frontal [76].
O estudo de 2019 levantou a seguinte hipotese
De acordo com as potenciais vantagens neurobiológicas de um treinamento de resistência com BFR em comparação com um treinamento de resistência sem BFR no nível celular e molecular, bem como no nível funcional do cérebro (ver Figura ), hipotetizamos que um curto e longo prazo o treinamento de resistência com BFR é mais eficiente em relação ao aprimoramento das funções cognitivas do que um regime de exercícios de resistência “tradicional” sem BFR. [X]
Conclusões
O tipo de exercício físico (por exemplo, treinamento de resistência) em combinação com variáveis relacionadas ao exercício (por exemplo, carga, número de repetições e séries) que melhoram eficientemente o desempenho cognitivo são amplamente desconhecidos .
Uma intervenção de exercício físico promissora que evita o declínio físico e cognitivo (por exemplo, devido ao processo de envelhecimento) é o treinamento de resistência. Hipoteticamente, a eficiência das intervenções de treinamento de resistência na cognição poderia ser aumentada devido à aplicação de BFR
O treinamento de resistência com BFR é mais eficiente para aumentar a hipertrofia muscular e a força em comparação com o mesmo treinamento de resistência sem BFR [114,115] e para um treinamento de resistência com BFR, são necessárias cargas de exercício mais baixas para alcançar adaptações musculares comparáveis (por exemplo, aumento da massa muscular ) em comparação com treinamento de resistência de alta carga [116,117].
A menor carga de exercício durante um treinamento de resistência com BFR pode ser benéfica para coortes especiais, uma vez que essas cargas de exercício mais baixas representam menor estresse mecânico para as articulações e o risco de efeitos cardiovasculares adversos é reduzido [118,119,120,121]
Assim as populações com contra indicação para treino com peso: dor, cronicidade da doença, pós operatório, lesão, idade, são altamente recomendáveis ao treino BFRT
Dessa forma, um treinamento resistido de baixa carga com BFR pode ser uma estratégia promissora especialmente para grupos especiais (por exemplo, idosos incapazes de tolerar altas cargas) para garantir um nível adequado de força e aproveitar os mecanismos biológicos que sem BFR seriam apenas possível quando cargas elevadas (não bem toleradas) são aplicadas.
Além disso, o dano muscular relativamente baixo é induzido pelo treinamento de resistência de baixa carga com BFR [148,168,276,277], o que pode permitir uma frequência de treinamento mais alta do que no treinamento de resistência de alta carga [124,125,246]
No entanto, testar a hipótese sugerindo que o treinamento de resistência de curto e longo prazo com BFR melhora o desempenho cognitivo, bem como a saúde do cérebro em maior medida do que o treinamento de resistência sem BFR, pode fornecer informações mais profundas sobre a interação entre mecanismos neurobiológicos e processos cognitivos .
Uma compreensão mais profunda dos mecanismos neurobiológicos subjacentes induzidos pelo exercício e relacionados à cognição é necessária para desenvolver estratégias de prevenção eficientes (por exemplo, desacelerar o declínio cognitivo devido ao processo deenvelhecimento) e otimizar estratégias de reabilitação para indivíduos com funções cognitivas pioradas (por exemplo, indivíduos mais velhos).
Aqui, o treinamento resistido com BFR pode ser uma estratégia promissora de intervenção com exercícios. porém não se trata de colocar os manguitos sem uma capacitação correta, não basta ser fisioterapeuta se você não conhece profundamente os agentes ( BDNF, IGF1, VEGF dentre outros e fisiologia molecular ) para aplicar no publico. Uma nova formação para fisioterapeutas e professores de pilates se faz necessária.
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