ความเครียดและคอร์ติซอล

"ฮอร์โมนความเครียด" คือ คอร์ติซอล เป็น glucocorticoid ที่ยึดกับหน่วยรับของมัน[61][62][63]ความเครียดทางจิตใจจะเหนี่ยวนำให้ต่อมหมวกไตปล่อยคอร์ติซอลโดยกระตุ้นแกนไฮโปทาลามัส-พิทูอิทารี-อะดรีนัล (HPA axis ดูรูป) ไปตามลำดับเหมือนลูกโซ่[61][62][63]ระดับที่เพิ่มขึ้นของคอร์ติซอลในระยะสั้น ๆ สัมพันธ์กับการปรับปรุงการรู้คิดที่เป็นการปรับตัว เช่น inhibitory control ที่ดีขึ้น[38][62][63]แต่การเพิ่มในระดับสูงหรือเป็นระยะเวลายาวจะทำการควบคุมการรู้คิดให้เสียหาย และมีผลเป็นพิษประสาท (neurotoxic) ต่อสมองมนุษย์[38][58][63]ยกตัวอย่างเช่น ความเครียดเรื้อรังจะลดการแสดงออกของ BDNF ซึ่งมีผลลบต่อปริมาตรของฮิปโปแคมปัสและอาจจะก่ออารมณ์ซึมเศร้า[38][61]

การออกกำลังกายแบบแอโรบิกจะกระตุ้นการหลั่งคอร์ติซอลขึ้นอยู่กับออกหนักแค่ไหน โดยเป็นความเครียดทางกาย [62]แต่นี่ไม่ได้เพิ่มการผลิตคอร์ติซอลในระยะยาวเพราะเป็นการตอบสนองต่อการเสียพลังงานเพียงแค่ชั่วคราว[lower-alpha 6][62]บุคคลที่เพิ่งออกกำลังกายจะรับมือความเครียดได้ดีขึ้น[4][38][41]การออกกำลังกายแบบแอโรบิกเพิ่มระดับฟิตเนสทางกายและช่วยลดความไวปฏิกิริยาของ HPA axis และดังนั้นจึงช่วยลดปฏิกิริยาทางชีวภาพต่อความเครียดทางใจในมนุษย์ (คือ ช่วยลดการปล่อยคอร์ติซอล และลดอัตราการเต้นหัวใจที่เป็นการตอบสนอง)[38][64]การออกกำลังกายยังช่วยฟื้นสภาพระดับการแสดงออกและการส่งสัญญาณที่ลดลงของ BDNF ในสมองเนื่องจากความเครียด และดังนั้น จึงมีฤทธิ์ป้องกันโรคที่เกี่ยวกับความเครียดเช่นโรคซึมเศร้า[38][61][64]การออกกำลังกายยังช่วยปล่อยสารสื่อประสาทเช่นเอ็นดอร์ฟิน ซึ่งช่วยลดความรู้สึกไม่ดีที่เกิดจากอารมณ์ซึมเศร้า[65]

ความครึ้มใจ

การออกกำลังกายอย่างต่อเนื่องอาจจะก่อความครึ้มใจ (euphoria) ในระยะสั้น ซึ่งเป็นความรู้สึกพอใจ อิ่มอกอิ่มใจ และมีความสุข[13][14][66][67]งานทบทวนวรรณกรรมทางการแพทย์ปัจจุบันชี้ว่า สารครึ้มใจธรรมชาติหลายตัวเป็นตัวให้เกิดความครึ้มใจเมื่อออกกำลังกาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งคือสารกระตุ้น phenethylamine, สารกลุ่มโอปิออยด์ คือ เอ็นดอร์ฟิน, และ สารประเภท cannabinoid คือ anandamide[68][69][70][71][72]

สารสื่อประสาท สารควบคุมประสาท และนิวโรเพบไทด์

β-Phenylethylamine

phenethylamine (ตัวย่อ PEA) เป็น trace amine (TAAR1 agonist) และเป็นสารควบคุมประสาท (neuromodulator) ซึ่งทำงานเหมือนกับแอมเฟตามีนที่มีอยู่ตามธรรมชาติ[lower-alpha 7][73][74]การออกกำลังหนักปานกลางจนถึงหนักเป็นเวลา 30 นาทีจะเพิ่มระดับกรดเบตา-ฟีนิลแอซีติก (β-phenylacetic) ในปัสสาวะอย่างมาก กรดเบตา-ฟีนิลแอซีติก เป็นเมแทบอไลต์หลักของ PEA[68][69][70]

งานทบทวนวรรณกรรม 2 งานแสดงงานศึกษาหนึ่ง ที่ระดับเฉลี่ยของกรดเบตา-ฟีนิลแอซีติกในปัสสาวะในช่วง 24 ชม. หลังจากออกกำลังกายหนัก 30 นาที เพิ่มขึ้น 77% จากระดับปกติ[68][69][70]งานแสดงว่า การสังเคราะห์ PEA เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วระหว่างการออกกำลังกายที่ PEA มีเมแทบอลิซึมอย่างรวดเร็วเนื่องจากมี half-life สั้นเพียงแค่ 30 วินาที[68][69][70][75]ในช่วงที่พักอยู่ นิวรอนประเภท catecholamine จะสังเคราะห์ PEA จาก L-phenylalanine โดยใช้เอนไซม์ Aromatic L-amino acid decarboxylase ในอัตราเดียวกับการสังเคราะห์โดพามีน[75]

สังเกตการณ์นี้ทำให้ทั้งงานดั้งเดิมและงานทบทวนทั้งสองเสนอว่า PEA มีบทบาทสำคัญเพื่ออำนวยอารมณ์ครึ้มในผู้ออกกำลังกาย เพราะทั้ง PEA และแอมเฟตามีนล้วนแต่เป็นสารก่อความครึกครึ้นที่มีฤทธิ์แรง[68][69][70]

เอ็นดอร์ฟิน

เอ็นดอร์ฟิน (ย่อมาจากคำอังกฤษว่า "endogenous morphine") เป็นนิวโรเพบไทด์แบบโอปิออยด์ที่เข้ายึดกับตัวรับแบบ μ-opioid receptor ซึ่งมีผลเป็นอารมณ์ครึ้มและการบรรเทาความปวด[71]งานวิเคราะห์อภิมานพบว่า การออกกำลังกายเพิ่มการหลั่งเอ็นดอร์ฟินอย่างสำคัญ ที่มีสหสัมพันธ์กับอารมณ์ที่ดีขึ้น[71]นอกจากนั้นแล้ว เอ็นดอร์ฟินยังช่วยให้นอนหลับดีขึ้นด้วย[76]การออกกำลังกายหนักปานกลางทำให้สังเคราะห์เอ็นดอร์ฟินมากที่สุด ในขณะที่แบบเบาหรือแบบหนักสัมพันธ์กับการสังเคราะห์สารที่น้อยกว่า[71]งานทบทวนวรรณกรรมเกี่ยวกับเอ็นดอร์ฟินกับการออกกำลังกายให้ข้อสังเกตว่า อารมณ์จะดีขึ้นตลอดวันที่เหลือหลังจากการออกกำลังกาย และอารมณ์เป็นสิ่งที่มีสหสัมพันธ์เชิงบวกกับระดับการออกแรงทั่วไปในชีวิตประจำวัน[71]อารมณ์ที่ดีขึ้นเพราะการออกกำลังกายพบทั้งในบุคคลที่นั่งนอนมาก บุคคลที่ออกกำลังกายเพื่อพักผ่อน และคนวิ่งมาราธอน แต่คนที่ออกกำลังกายเพื่อพักผ่อนและคนวิ่งมาราธอนมีอารมณ์ดีขึ้นมากกว่า[71]

Anandamide

Anandamide เป็นสารสื่อประสาทแบบ cannabinoid ที่มีอยู่ในร่างกายและเข้ายึดกับตัวรับ cannabinoid ของเซลล์ประสาท[72]มีหลักฐานว่า การออกกำลังกายแบบแอโรบิกเพิ่มระดับ anandamide ในเลือด ซึ่งเพิ่มมากที่สุดถ้าออกกำลังกายหนักปานกลาง (คือ ที่ ~70-80% ของอัตราการเต้นหัวใจสูงสุด)[72]และระดับที่เพิ่มขึ้นในเลือดสัมพันธ์กับผลทางจิต (psychoactive) เพราะ anandamide สามารถข้ามตัวกั้นเลือด-สมอง และออกฤทธิ์ต่อระบบประสาทกลาง[72]ดังนั้น เพราะ anandamide เป็นสารทำให้ครึ้มใจ และการออกกำลังกายแบบแอโรบิกสัมพันธ์กับอารมณ์ครึ้ม จึงเสนอว่า anandamide มีส่วนอำนวยให้อารมณ์ดีขึ้นชั่วระยะหนึ่งเนื่องจากการออกกำลังกายเพิ่มการสังเคราะห์ของสาร[66][72]ในหนู พิสูจน์แล้วว่า อารมณ์ครึ้มจากการออกกำลังกายบางส่วนขึ้นอยู่กับตัวรับ cannabinoid ในสมอง การขัดขวางไม่ว่าจะโดยยาหรือโดยกรรมพันธุ์ของกระบวนการรับส่งสัญญาณของเซลล์ผ่านตัวรับ cannabinoid จะยับยั้งผลระงับปวดและผลลดความวิตกกังวลของการวิ่ง[77]

กลูตาเมต

กลูตาเมตเป็นสารเคมีประสาทที่สามัญที่สุดอย่างหนึ่งในสมอง เป็นสารสื่อประสาทแบบกระตุ้น (excitatory) ที่มีบทบาทในกิจต่าง ๆ ของสมองรวมทั้งการเรียนรู้และความจำ[78]การออกกำลังกายทำการส่งสัญญาณร่วมกันของกลูตาเมตกับโดพามีนให้เป็นเรื่องปกติใน nucleus accumbens[23]งานทบทวนวรรณกรรมในเรื่องผลของการออกกำลังกายต่อการทำงานของหัวใจ-ประสาทในระยะพรีคลินิกให้ข้อสังเกตว่า การปรับสภาพทางประสาท (neuroplasticity) ที่เกิดจากการออกกำลังกายในเขต rostral ventrolateral medulla (RVLM) มีผลยับยั้งการสื่อประสาทแบบกลูตาเมต ซึ่งลดการทำงานของระบบประสาทซิมพาเทติก[79] (ซึ่งมีหน้าที่เกี่ยวกับปฏิกิริยาสู้หรือหนีและภาวะธำรงดุล)ผู้เขียนให้สมมติฐานว่า การปรับสภาพทางประสาทใน RVLM เป็นกลไกที่การออกกำลังกายเป็นปกติช่วยป้องกันโรคหลอดเลือดหัวใจแบบที่เกิดจากมีชีวิตนั่ง ๆ นอน ๆ [79]