Od dziesięcioleci naukowcy zachwalają pozytywny związek między ćwiczeniami a nastrojem. Ćwiczenia wydają się wpływać na nastrój na kilka sposobów, głównie poprzez uwalnianie substancji chemicznych, zwanych neuroprzekaźnikami, które łagodzą ból i poprawiają nastrój. Aktywność fizyczna ma pozytywny wpływ na poziom czterech kluczowych substancji chemicznych w mózgu, które wpływają na nastrój: adrenaliny, serotoniny, dopaminy i endorfin. Ponadto ćwiczenia stymulują uwalnianie neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF) w obszarze hipokampu mózgu, co stymuluje tworzenie nowych neuronów i naprawę uszkodzonych neuronów. Ponieważ badania pokazują, że hipokamp u osób z depresją może być o 15 procent mniejszy niż normalnie, przyspieszona neurogeneza poprzez BDNF wywołany wysiłkiem może pomóc w leczeniu klinicznej depresji.
Epinefryna jest chemicznym przekaźnikiem odpowiedzialnym za reakcję organizmu „walcz lub uciekaj” na niebezpieczeństwo lub stres. Ta substancja chemiczna ulega wyczerpaniu w warunkach przewlekłego stresu, lęku i głodu, często powodując wyczerpanie, zmęczenie psychiczne i depresję. Chociaż intensywne ćwiczenia stymulują uwalnianie adrenaliny, regularne, umiarkowane ćwiczenia ze zmiennym światłem i intensywnym wysiłkiem obniżają poziom krążącej adrenaliny. Ułatwia to lepsze funkcjonowanie przywspółczulnego układu nerwowego, który pośredniczy w trawieniu, śnie, odpowiedzi immunologicznej i naprawie tkanek organizmu. Zmniejsza również częstość akcji serca, ciśnienie krwi, temperaturę ciała i poziom kortyzolu, z których wszystkie mają działanie uspokajające psychicznie i energetyzujące, wyjaśniając część związku między ćwiczeniami a nastrojem.
Serotonina jest głównym neuroprzekaźnikiem odpowiedzialnym za dobre samopoczucie i satysfakcję. Badania wykazały, że osoby z depresją obniżyły poziom serotoniny w mózgu, a wiele leków przeciwdepresyjnych działa poprzez podniesienie poziomu serotoniny. Niski poziom serotoniny prowadzi do drażliwości, zmęczenia i nastroju. Oprócz stymulowania neurogenezy, BDNF zwiększa produkcję i sygnalizację serotoniny, co z kolei zwiększa uwalnianie BDNF. Ten synergiczny cykl może być kluczowym elementem znaczącego związku między ćwiczeniami a poprawą nastroju.
Dopamina pomaga organizmowi regulować cykle czuwania i snu. Brak równowagi w dopaminie zakłóca prawidłowe wzorce snu, powodując zmęczenie. Jet lag jest częstym wynikiem braku równowagi dopaminy związanej z podróżowaniem przez strefy czasowe, złą dietą lub głodem, stresem lub lękiem. W mózgu poziom dopaminy zmienia się w synchronizacji z poziomem serotoniny. Ponieważ ćwiczenia fizyczne podnoszą poziom serotoniny, poziom dopaminy również wzrasta, szczególnie w odpowiedzi na długotrwałe ćwiczenia o umiarkowanej intensywności, co dodatkowo ilustruje związek między ćwiczeniami a nastrojem.
Endorfiny, naturalne opiatowe środki przeciwbólowe organizmu, zmniejszają ból fizyczny i psychiczny oraz wywołują rodzaj euforii. Te substancje chemiczne, które są uwalniane przez przysadkę w odpowiedzi na ból lub stres związany z ćwiczeniami, oddziałują z tymi samymi receptorami, co heroina lub morfina, łagodząc ból i generując naturalny haj. Badania pokazują, że endorfiny przedostają się do mózgu w ciągu 30 minut od rozpoczęcia aktywności fizycznej, a napływ ten wzrasta wraz z częstotliwością ćwiczeń. Chociaż endorfiny mogą mieć działanie uzależniające, podobnie jak nikotyna czy morfina, 30-minutowe opóźnienie w gratyfikacji konieczne do osiągnięcia wysokiego poziomu zmniejsza uzależniające właściwości ćwiczeń. Według kilku ankiet, zaledwie 15 procent Amerykanów regularnie angażuje się w umiarkowaną aktywność fizyczną i doświadcza euforycznych efektów ćwiczeń i poprawy nastroju przez endorfiny.
Chociaż każdy rodzaj ćwiczeń powoduje poprawę nastroju, rodzaj ćwiczeń, w które dana osoba się angażuje, ma znaczący wpływ na wpływ, jaki wywiera na substancje chemiczne w mózgu. Bardzo intensywne czynności, takie jak sprint, podnoszenie ciężarów i trening interwałowy, zwiększają poziom adrenaliny. Z drugiej strony, jazda na rowerze, bieganie długodystansowe, pływanie i inne czynności wymagające umiarkowanego wysiłku przez dłuższy czas powodują większą dystrybucję substancji chemicznych poprawiających nastrój. Ścieżki, które są powtarzalnie używane w mózgu, stają się silniejsze za każdym razem, gdy są używane, co sprawia, że neurochemiczna reakcja na ćwiczenia i odpowiednia poprawa nastroju z czasem stają się głębsze.