פעילות גופנית הוכחה כבעלת השפעה חיובית על זיכרון ולמידה, ומתגבשת ההבנה כי השפעה זו מתווכת על ידי שחרור נוירוטרופינים במוח.
נוירוטרופינים הם משפחה של חלבונים המעורבים בצמיחה, הישרדות ותפקוד של נוירונים במוח. מחקרים הראו שפעילות גופנית יכולה להעלות את רמות הנוירוטרופינים במוח, מה שמוביל לשיפור הזיכרון ותוצאות הלמידה.
אחד הנוירוטרופינים הנחקרים ביותר הוא גורם נוירוטרופי שמקורו במוח (BDNF), המעורב בצמיחה ובהישרדות של נוירונים במוח. מחקרים הראו שפעילות גופנית יכולה להגביר את רמות ה-BDNF במוח, מה שמוביל לשיפור הזיכרון ותוצאות הלמידה. לדוגמה, במחקרם של Kramer et al. (2006) נמצא כי מבוגרים שהשתתפו בתוכנית אימונים של 6 חודשים הראו שיפורים בזיכרון ובקשב, ושיפורים אלו היו קשורים לרמות מוגברות של BDNF במוח.
בנוסף להשפעות על נוירוטרופינים, פעילות גופנית הוכחה כבעלת השפעה חיובית על המבנה והתפקוד של המוח. לדוגמה, מחקרם של Erickson et al. (2011) מצא שמבוגרים שהשתתפו בתוכנית אימונים של שנה אחת הראו עלייה בגודל ההיפוקמפוס, אזור מוחי שהוא קריטי לזיכרון וללמידה.