De zeci de ani, oamenii de știință au promovat relația pozitivă dintre exerciții fizice și starea de spirit. Mișcarea pare să influențeze starea de spirit în mai multe moduri, mai ales prin eliberarea de substanțe chimice, numite neurotransmițători, care ameliorează durerea și ridică spiritele. Activitatea fizică produce un efect pozitiv asupra nivelurilor celor patru substanțe chimice cheie ale creierului care influențează starea de spirit: epinefrina, serotonina, dopamina și endorfinele. Mai mult, exercițiile fizice stimulează eliberarea factorului neurotrofic derivat din creier (BDNF) în regiunea hipocampului a creierului, care stimulează generarea de noi neuroni și repararea neuronilor deteriorați. Deoarece studiile arată că hipocampul la indivizii depresivi poate fi cu 15% mai mic decât în mod normal, neurogeneza accelerată prin BDNF declanșat de efort poate ajuta la tratarea depresiei clinice.
Epinefrina este mesagerul chimic responsabil pentru răspunsul organismului de „luptă sau fugă” la pericol sau stres. Această substanță chimică se epuizează în condiții de stres cronic, anxietate și foame, producând adesea epuizare, oboseală mentală și depresie. Deși exercițiile intense stimulează eliberarea de epinefrină, exercițiile fizice regulate, moderate, cu niveluri de efort ușoară și intense alternate, scad nivelurile circulante de epinefrină. Acest lucru facilitează o mai bună funcționare a sistemului nervos parasimpatic, care mediază digestia, somnul, răspunsul imunitar și repararea țesuturilor corpului. De asemenea, scade ritmul cardiac, tensiunea arterială, temperatura corpului și nivelurile de cortizol, toate având un efect calmant și energizant din punct de vedere psihologic, explicând o parte a legăturii dintre exercițiu și starea de spirit.
Serotonina este principalul neurotransmițător responsabil pentru sentimentele de bine și satisfacție. Studiile au arătat că persoanele depresive au niveluri reduse de serotonine din creier și multe dintre medicamentele antidepresive acționează prin creșterea nivelului de serotonine. Nivelurile scăzute de serotonină duc la iritabilitate, oboseală și stare de spirit. Pe lângă stimularea neurogenezei, BDNF stimulează producția și semnalizarea serotoninei, ceea ce, la rândul său, crește eliberarea de BDNF. Acest ciclu sinergic poate fi o componentă critică a asocierii semnificative dintre exerciții fizice și îmbunătățirea stării de spirit.
Dopamina ajută organismul să regleze ciclurile de veghe și somn. Un dezechilibru în dopamină perturbă tiparele de somn sănătos, producând oboseală. Jet lag-ul este un rezultat comun al dezechilibrului dopaminei asociat cu călătoriile peste fusuri orare, cu o dietă necorespunzătoare sau cu foametea, cu stresul sau cu anxietatea. În creier, nivelurile de dopamină fluctuează în sincron cu nivelul serotoninei. Deoarece exercițiile fizice cresc nivelul serotoninei, nivelul de dopamină crește, de asemenea, mai ales ca răspuns la exerciții de intensitate moderată și de lungă durată, ilustrând în continuare legătura dintre exercițiu și starea de spirit.
Endorfinele, analgezicele naturale opiacee ale organismului, reduc durerea fizică și psihică și produc o formă de euforie. Aceste substanțe chimice, care sunt eliberate de glanda pituitară ca răspuns la durerea sau stresul asociat cu exercițiile fizice, interacționează cu aceiași receptori ca heroina sau morfina, reducând durerea și generând un high natural. Cercetările arată că endorfinele se revarsă în creier în decurs de 30 de minute de la începerea activității fizice, iar acest influx crește odată cu frecvența exercițiilor fizice. Deși endorfinele pot avea un efect de dependență, la fel ca nicotina sau morfina, întârzierea de 30 de minute în satisfacție necesară pentru a obține un nivel ridicat diminuează calitățile de dependență ale exercițiilor fizice. Potrivit mai multor sondaje, doar 15% dintre americani se angajează în mod regulat în activitate fizică moderată și experimentează efectele euforice ale exercițiilor fizice și îmbunătățirea stării de spirit de către endorfine.
Deși orice fel de exercițiu produce îmbunătățirea stării de spirit, tipul de exercițiu în care o persoană se angajează face o diferență semnificativă în efectul pe care îl are asupra substanțelor chimice ale creierului. Activitățile foarte intense, cum ar fi sprintul, ridicarea greutăților și antrenamentele pe intervale, cresc nivelul de epinefrină. Pe de altă parte, ciclismul, alergarea pe distanțe lungi, înotul și alte activități care necesită un efort moderat pe perioade mai lungi de timp produc un dividend mai mare în substanțele chimice care îmbunătățesc starea de spirit. Căile care sunt folosite în mod repetitiv în creier devin mai puternice de fiecare dată când sunt utilizate, făcând răspunsul neurochimic la exerciții și creșterea corespunzătoare a dispoziției mai profunde în timp.