Neurobiological Effects of Exercise on the Brain: BDNF and Neuroplasticity

Öz

This review study comprehensively examines the developmental process of the human brain, its cognitive functions, and the effects of exercise on these processes. Brain development is a lifelong process starting from the 3rd week of gestation, shaped by both hereditary and environmental factors. The study discusses in detail the effects of exercise on brain health, emphasizing its contributions to brain development, cognitive functions, and academic achievement. Exercise supports brain health and enhances neuroplasticity by promoting the release of neurotrophic factors such as BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor). Research indicates that regular exercise leads to significant improvements in cognitive functions and information processing speed. Additionally, exercise has been found to reduce stress and anxiety levels, improve sleep quality, and enhance overall mood. It highlights that exercise is not only critical for physical health but also for mental health and cognitive development. This study aims to demonstrate that individuals can enhance their cognitive capacities and maintain brain health by engaging in regular exercise. The purpose of this review study is to comprehensively examine the neurobiological effects of exercise on brain health and its contributions to cognitive functions. Exercise supports brain plasticity and brain health by promoting the release of neurotrophic factors such as BDNF. Research shows that regular exercise leads to significant improvements in cognitive functions and information processing speed. Additionally, exercise has been found to reduce stress and anxiety levels, improve sleep quality, and enhance overall mood. This study aims to show that individuals can increase their cognitive capacity and maintain brain health through regular exercise.

Anahtar Kelimeler

• Exercise
• Brain
• Neurobiological
• BDNF
• Neuroplasticity

Egzersizin Beyin Üzerindeki Nörobiyolojik Etkileri: BDNF ve Nöroplastisite

Öz

Bu derleme, insan beyninin gelişim sürecini, bilişsel fonksiyonlarını ve egzersizin bu süreçler üzerindeki etkilerini incelemektedir. Beynin gelişimi, gebeliğin 3. haftasından başlayarak yaşam boyu süren uzun bir süreçtir ve bu süreç hem kalıtım hem de çevresel faktörler tarafından şekillendirilir. Çalışmada, egzersizin beyin sağlığı üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde ele alınmış; egzersizin beyin gelişimine, bilişsel fonksiyonlara ve akademik başarıya olan katkıları vurgulanmıştır. Egzersiz, BDNF gibi nörotrofik faktörlerin salınımını teşvik ederek beyin sağlığını desteklemekte ve nöroplastisiteyi artırmaktadır. Araştırmalar, düzenli egzersizin bilişsel işlevlerde ve bilgi işlem hızında anlamlı iyileşmeler sağladığını göstermektedir. Ayrıca, egzersizin stres ve anksiyete seviyelerini azalttığı, uyku kalitesini artırdığı ve genel ruh halini iyileştirdiği belirlenmiştir. Egzersizin sadece fiziksel sağlık için değil, aynı zamanda mental sağlık ve bilişsel gelişim için de kritik öneme sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Bu derlemenin amacı, bireylerin egzersiz yaparak bilişsel kapasitelerini artırabileceklerini ve beyin sağlığını koruyabileceklerini göstermektir. Bu derleme çalışmasının amacı, egzersizin beyin sağlığı üzerindeki nörobiyolojik etkilerini ve bilişsel fonksiyonlara katkılarını kapsamlı bir şekilde incelemektir. Egzersiz, BDNF gibi nörotrofik faktörlerin salınımını teşvik ederek beyin plastisitesini artırmakta ve beyin sağlığını desteklemektedir. Araştırmalar, düzenli egzersizin bilişsel işlevlerde ve bilgi işlem hızında anlamlı iyileşmeler sağladığını göstermektedir. Ayrıca, egzersizin stres ve anksiyete seviyelerini azalttığı, uyku kalitesini artırdığı ve genel ruh halini iyileştirdiği belirlenmiştir. Bu çalışma, bireylerin düzenli egzersiz yaparak bilişsel kapasitelerini artırabileceklerini ve beyin sağlığını koruyabileceklerini göstermeyi amaçlamaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Egzersiz
• Beyin
• Nörobiyolojik
• BDNF
• Nöroplastisite

Kaynakça

1. Ardıç, F. (2014). Exercise prescription. Turkiye Fiziksel Tip ve Rehabilitasyon Dergisi.
2. Buzdağlı, Y. (2022). Farklı Yoğunlukta Uygulanan Egzersizin Serebral Kan Akışına Ve Bilişsel Fonksiyon Üzerine Etkisi. Doktora Tezi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Ankara Üniversitesi, Ankara.
3. Caspersen, C.J., Powell, K.E. ve Christenson, G.M., (1985). Physical activity, exercise, and physical fitness: definitions and distinctions for health-related research. Public health reports, 100(2), 126.
4. Churchill, J.D., Galvez, R., Colcombe, S., Swain, R.A., Kramer, A. F., ve Greenough, W. T. (2002). Exercise, experience and the aging brain. Neurobiology of aging, 23(5), 941-955.
5. Clark, A., ve Mach, N. (2016). Exercise-induced stress behavior, gut-microbiota-brain axis and diet: a systematic review for athletes. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 13(1), 43.
6. Cotman, C. W., ve Engesser-Cesar, C. (2002). Exercise enhances and protects brain function. Exercise and sport sciences reviews, 30(2), 75-79.
7. Diamond, A., ve Lee, K. (2011). Interventions shown to aid executive function development in children 4 to 12 years old. Science, 333(6045), 959-964.
8. Dishman, R.K. (1981). Biologic influences on exercise adherence. Research Quarterly for Exercise and Sport, 52, 143-159.

9. Ersoy, E., ve Karal, Ö. (2012). Yapay sinir ağları ve insan beyni. İnsan ve Toplum Bilimleri Araştırmaları Dergisi, 1(2), 188-205.
10. Ezzdine, L. B., Dhahbi, W., Dergaa, I., Ceylan, H. İ., Guelmami, N., Saad, H. B., ... ve El Omri, A. (2025). Physical activity and neuroplasticity in neurodegenerative disorders: a comprehensive review of exercise interventions, cognitive training, and AI applications. Frontiers in Neuroscience, 19, 1502417.
11. Foss, M.L., Keteyian, S.J., ve Fox, E.L. (1998). Fox's physiological basis for exercise and sport.
12. Jonasson, L.S., Nyberg, L., Kramer, A.F., Lundquist, A., Riklund, K., ve Boraxbekk, C.J. (2017). Aerobic exercise intervention, cognitive performance, and brain structure: results from the physical influences on brain in aging (PHIBRA) study. Frontiers in aging neuroscience, 8, 336.
13. Kiraz Şahin, Ç. (2022). Aerobik Egzersizin Kognitif Fonksiyonları Üzerindeki Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, İstanbul Gedik Üniversitesi, İstanbul.
14. Lök, S., & Lök, N. (2015). Demansta fiziksel aktivite ve egzersiz. Psikiyatride Güncel Yaklaşımlar, 7(3), 289-294.
15. Maroofi, A., Safari, F., ve Abbasi, A. (2025). BDNF-induced BDNF release: A virtuous loop for the cardioprotective effects of exercise in post-ischemic heart failure. IJC Heart & Vasculature, 56, 101623.
16. McArdle, W.D., Katch, F.I., ve Katch, V.L. (2006). Essentials of exercise physiology. Lippincott Williams & Wilkins.
17. Nagle, F.J. (1973). Physiological assessment of maximal performance. Exercise and sport sciences reviews, 1(1), 313-338.
18. Özocak, O., Başçıl, S.G., ve Gölgeli, A. (2019). Egzersiz ve nöroplastisite. Düzce Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(1), 31-38.
19. Pescatello, L.S., Thompson, W.R., ve Gordon, N.F. (2009). A preview of ACSM's guidelines for exercise testing and prescription. ACSM's Health & Fitness Journal, 13(4), 23-26.
20. Rasmussen, P., Brassard, P., Adser, H., Pedersen, M. V., Leick, L., Hart, E., ... ve Pilegaard, H. (2009). Evidence for a release of brain‐derived neurotrophic factor from the brain during exercise. Experimental physiology, 94(10), 1062-1069.
21. Rauch, H. L., Schönbächler, G., ve Noakes, T. D. (2013). Neural correlates of motor vigour and motor urgency during exercise. Sports Medicine, 43, 227-241.
22. Rutter, M. (1985). Family and school influences on cognitive development. Journal of child psychology and psychiatry, 26(5), 683-704.
23. Rutter, M. (1985). Family and school influences on behavioural development. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 26(3), 349-368.
24. Scott, C. (2005). Misconceptions about aerobic and anaerobic energy expenditure. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 2(2), 32.
25. Stiles, J., ve Jernigan, T. L. (2010). The basics of brain development. Neuropsychology review, 20(4), 327-348.
26. Tarhan, M.A. (2019). Üniversite Öğrencilerinde Yüksek Şiddetli Aralıklı Egzersiz ve Orta Şiddetli Aerobik Egzersizin Kognitif Fonksiyonlardan Seçici Dikkat Üzerine Olan Akut Etkilerinin Karşılaştırılması. Tıpta Uzmanlık Tezi, Spor Hekimliği Anabilim Dalı, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir.
27. Tekin, M. (2020). Yaratıcılık ve Sporda Multidisipliner Yaklaşımlar. Akademisyen Kitapevi, 196, Ankara, Türkiye.
28. Tekin, M., Selimi, M., Gjinovci, B. ve Miftari, F. (2023). Aerobic Exercise and Cognitive Development with Artificial Neural Networks. Akademisyen Kitapevi, 156, Ankara, Türkiye.
29. Tomporowski, P., Mccullick, B. ve Pesce, C. (2015). Enhancing Children's Cognition With Physical Activity Games. Çeviren: Tekin, M., (2021). Fiziksel Aktivite Oyunları ile Çocukların Bilişsel Düzeylerinin Geliştirilmesi.
30. Victor, J.F., Ximenes, L.B., ve Almeida, P.C.D. (2012). Confiabilidade e validade da Exercise Benefits/Barriers scale em idosos. Acta Paulista de Enfermagem, 25, 48-53.
31. Yarım, G., ve Kazak, F. (2015). Beyin kaynaklı nörotrofik faktör. Atatürk Üniversitesi Veteriner Bilimleri Dergisi, 10(2), 120-129.
32. Yıldız, S.A. (2012). Aerobik ve anaerobik kapasitenin anlamı nedir. Solunum dergisi, 14(1), 1-8.
33. Зубко, В., ve Качалов, О. (2025). Physıcal Actıvıty As A Way Of Influencing Cognitive Functions And Brain Activity Of Students During Their Studies At The University. Науковий часопис Українського державного університету імені Михайла Драгоманова. Серія 15, (2 (187)), 241-244.