تحقیقات دکتر هیتر.س. اولیف در دانشگاه علوم تندرسی اورگان در آمریکا نشان داد که سالمندانی که یک برنامه تمرینی شامل راه رفتن سریع بر روی نوارگردان را سه بار در هفته و به مدت یک ساعت، در طول چهار ماه انجام می‌دادند حافظه و زمان واکنش آنها، بهبود یافته بود.
تحقیقات بیشتر نشان داد که آهسته دویدن (Jogging)، راهپیمایی، دوچرخه‌سواری و حرکات موزون نیز مانند راه رفتن سریع موجب بهبود حافظه و زمان واکنش در سالمندان می‌شوند. (اولیف، 2000)
پژوهشگران همچنین دریافتند که سالمندانی که در یک برنامه تمرینی قدرتی و انعطافی به مدت یک ساعت سه بار در هفته و در طول 4 ماه شرکت کردند عملکردشان در اجرای آزمون‌های حافظه، بهبود یافت. اگر چه این گونه بهبود حافظه بیشتر در سالمندانی که تمرینات هوازی انجام می‌دهند رخ می‌دهد، اما تحقیقات بیشتر نشان داده است که هیچ تمرین ورزشی نسبت به تمرینات ورزشی دیگر از لحاظ تاثیر بر حافظه برتری ندارد. به عبارت دیگر بین ورزش‌های مختلف از حیث تاثیر بر حافظه تفاوت معنی داری مشاهده نمی‌شود.
در تحقیقی دیگر، سالمندانی که به تازگی بازنشسته شده بودند و زندگی کم تحرکی را آغاز کرده بودند، در طول 4 سال توسط آزمون‌های شناختی گوناگون مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج بررسی‌ها، نشان داد که توانمندی‌های شناختی این سالمندان از زمان بازنشستگی تا 4 سال بعد از آن به طور فزاینده‌ای کاهش می‌یابد.
از سوی دیگر، سالمندانی که پس از بازنشستگی در تمرینات منظم از قبیل راهپیمایی، آهسته دویدن، دوچرخه‌سواری و حرکات موزون شرکت داشتند در نمرات آزمون‌های شناختی آنها در طول 4 سال کاهشی صورت نگرفته بود. (همان منبع)
در پژوهشی دیگر که در ژاپن انجام گرفت 827 نفر از سالمندان بالای 65 سال در طول یک دوره 7 ساله، مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن بود سالمندانی که هر روز در تمرینات ورزشی شرکت می‌کنند و همچنین سالمندانی که فعالیت بدنی متوسط تا شدید، قسمتی از کار روزانه آنها را تشکیل می‌دهد در مقایسه با سالمندان کم تحرک‌تر به طور معنی داری کمتر به بیماری آلزایمر مبتلا می‌شوند. در واقع بسیاری از پژوهشگران معتقدند که یک زندگی پرتحرک ممکن است افراد را در برابر ابتلا به بیماری آلزایمر مقاوم سازد. (همان منبع)
در مطالعه‌ای که به منظور تبیین علل بهبود حافظه در اثر تمرینات ورزشی بر روی موش‌ها انجام گرفت، ابتدا گروهی از موش‌ها به دو دسته تقسیم گردیدند. به یک دسته اجازه داده شد که به طور آزادانه بر روی چرخ گردان بدوند. در مقابل، دسته دیگر هیچ گونه تمرینی انجام نمی‌دادند. وقتی که این دو گروه از لحاظ ساختارهای مغز با یکدیگر مقایسه شدند معلوم شد که در موش‌های دونده، سلول‌های بیشتری در ناحیه هیپوکامپ وجود دارد. این ساختاری است که در حافظه و یادگیری نقش تعیین کننده‌ای دارد.
پژوهشگران معتقدند که ممکن است فرآیندهای مشابهی در مغز انسان وجود داشته باشد. به عبارت دیگر، تمرینات ورزشی ممکن است موجب تقویت ساختار هیپوکامپ در انسان شوند.
دکتر نیکل برکتولد معتقد است که تمرینات ورزشی برای سلامت جسم و روان، به یک اندازه، ضرورت دارد. کشف هیجان انگیزی که صورت گرفته این است که تمرینات ورزشی علاوه بر افزایش جریان خون در مغز، میزان تولید مولکول BDNF را هم افزایش می‌دهند. BDNF نوعی فاکتور رشد است که نرون‌های مغز را در مقابل آسیب و صدمه مقاوم می‌کند و به بقای آنها کمک می‌کند. این مولکول همچنین می‌تواند از تباهی سلولها در اثر بیماری‌های آلزایمر و پارکینسون جلوگیری کند. (همان منبع)
دکتر برکتولد مدعی است که بر طبق نتایج آزمایش‌هایی که اخیراً در رابطه با تاثیر ورزش بر حافظه انجام شده، افزایش میزان تولید BDNF می‌تواند بر یادگیری و حافظه تاثیر مثبت داشته باشد. بنابراین در نتیجه تمرینات ورزشی، میزان جریان خود در مغز، تعداد سلول‌های مغز در ناحیه هیپوکامپ و ترشح مولکول‌های حفاظتی مانند BDNF افزایش می‌یابد. مجموعه این فرآیندها می‌تواند موجب بهبود حافظه و به تعویق انداختن بیماری آلزایمر شوند.
دکتر کریستین یافه استاد روان‌پزشکی و عصب‌شناسی دانشگاه کالیفرنیا در سانفرانسیسکو معتقد است که انجام تمرینات ورزشی می‌تواند کاهش توانمندی‌های شناختی را که در اثر سالمندی حادث می‌شود به تاخیر اندازد. تمرینات ورزشی با افزایش رشد سلول‌های عصبی و گسترده شدن ارتباطات بین سلولی که برای یادگیری و حافظه ضرورت دارد می‌تواند مغز را جوان و فعال نگهدارند.
تاثیرات تمرین بر سلول‌های عصبی ناشی از افزایش جریان خون در مغز است که منجر به آزاد شدن فاکتورهای رشد می‌شود و می‌تواند از سکته مغزی پیشگیری نماید. از سوی دیگر تمرینات ورزشی می‌تواند مانند برخی ترکیبات دارویی، موجب آزادسازی سروتونین، نوراپی نفرین و دوپامین شود.
دکتر یافه در یک بررسی طولی، گروهی از زنان بالای 65 سال را به مدت 8 سال و با در نظر گرفتن میزان فعالیت جسمانی آنان (از قبیل دویدن، دوچرخه‌سواری، باغبانی و پیاده به خرید رفتن) مورد مطالعه قرار داد. پس از انجام آزمون‌های شناختی حافظه، جهت‌یابی، محاسبات عددی، بیان و توجه و با کنترل سایر عوامل دخیل در سلامتی مانند آموزش، جایگاه اجتماعی، سلامتی عمومی، افسردگی و سیگار کشیدن معلوم شد که تمرینات بدنی تاثیر مستقیمی بر کارکردهای شناختی دارند. زن‌هایی که بیشتر در فعالیت‌ها مشارکت داشتند به طرز معنی‌داری کمتر به اختلال در توانمندنی‌های ذهنی دچار شده بودند.
بر طبق یافته‌های انجمن علم عصب‌نگر آمریکا که بر اساس آزمایش بر روی موش‌ها بدست آمده‌اند، تمرینات ورزشی می‌تواند در بهبود طیف وسیعی از بیماری‌ها موثر باشد. ظاهراً بهبود بسیاری از بیماری‌های دستگاه عصبی بر اثر تکثیر مجدد سلول‌های مغز صورت می‌گیرد. قبلاً تصور می‌شد که مغز، ساخت سلول‌های جدید را خیلی زود در جریان رشد متوقف می‌کند، اما در سال‌های اخیر پژوهشگران شواهد روشنی یافته‌اند که نشان می‌دهد مغز به تولید سلول‌های جدید در طول حیات خود ادامه می‌دهد البته حتی بدون رشد نرون‌های جدید هم ممکن است ساختار مغز به دو طریق تغییر کند، زیرا سلول‌های گلیا که در تغذیه نرون‌ها و دفع مواد زاید و سمی نقش دارند می‌توانند تکثیر شوند و انشعابات دندریتی نرون‌ها هم می‌تواند رشد کرده و افزایش یابد. (کالات، 1375)
تمرینات ورزشی موجب تکثیر سلول‌های مغز بویژه در ناحیه هیپوکامپ می‌شود. این ساختار در انتقال اطلاعات از حافظه کوتاه مدت به بلند مدت دخالت دارد. در آزمایش‌هایش که بر روی موش‌ها انجام گرفت معلوم گردید که موش‌هایی که بر روی چرخ‌گردان، مسافتی معادل 4 تا 6 مایل در روز می‌دویدند، تعداد نرون‌های هیپوکامپ در مغزشان شدیداً افزایش می‌یافت. اما موش‌هایی که از دویدن محروم بودند در مغزشان تغییری مشاهده نشد. موش‌های دونده همچنین، در یادگیری ماز (مسیر پر پیچ و خم)، مهارت بیشتری از خود نشان می‌دادند. جالب این است که حتی موش‌های دونده، از تیره‌ای از موش‌ها انتخاب می‌شدند که بطور ارثی در یادگیری ضعیف بودند ولی باز هم دویدن توان یادگیری آنها را افزایش می‌داد. همچنین مشاهده گردید که دویدن از افت عملکرد ناشی از سالمندی در یادگیری پیشگیری می‌کند. (یافه، 2001)
ظاهراً مطلوب یا نامطلوب بودن تمرینات، برای آزمودنی می‌تواند در میزان تاثیر آنها بر مغز نقش عمده‌ای داشته باشد. وقتی گروهی از موش‌ها به جای دویدن، به شنا کردن پرداختند هیچ گونه تغییری در توانایی یادگیری و حافظه آنها مشاهده نگردید. شاید از آنجایی که جوندگان به شنا کردن علاقه‌ای ندارند. فشار روانی ناشی از شنای اجباری مانع از هر گونه تغییر مفیدی در مغز موش‌ها و توانایی یادگیری و حافظه آنان شده بود.(یافه، 2001)
عاملی که موجب افزایش توانایی موش‌های دونده در یادگیری شده بود ترشح مولکول BDNF بود. زیرا این مولکول می‌تواند از حیات سلول‌های عصبی و عملکرد بهینه آنها حمایت کند. میزان این مولکول پس از انجام تمرینات در هیپوکامپ افزایش می‌یابد. (همان منبع)
به طور کلی پژوهشگران دریافتند که محیط‌های چالش برانگیز که شامل سه عامل موقعیت‌های یادگیری فشرده، تعامل‌های اجتماعی و فعالیت‌های فیزیکی هستند نقش مهمی در افزایش تعداد سلول‌های مغز در جانداران مختلف و حتی در انسان دارند.
