Tiedemiehet ovat vuosikymmenien ajan maininneet liikunnan ja mielialan positiivisen suhteen. Liikunta vaikuttaa vaikuttavan mielialaan useilla tavoilla, lähinnä vapauttamalla kemikaaleja, joita kutsutaan välittäjäaineiksi, jotka helpottavat kipua ja nostavat mieltä. Fyysinen aktiivisuus vaikuttaa positiivisesti mielialaan vaikuttavien neljän keskeisen aivokemikaalin tasoon: epinefriini, serotoniini, dopamiini ja endorfiinit. Lisäksi liikunta stimuloi aivoista peräisin olevan neurotrofisen tekijän (BDNF) vapautumista aivojen hippokampuksen alueella, mikä stimuloi uusien hermosolujen syntymistä ja vaurioituneiden hermosolujen korjaamista. Koska tutkimukset osoittavat, että masentuneiden yksilöiden hippokampus voi olla 15 prosenttia normaalia pienempi, liikunnan aiheuttaman BDNF: n kautta kiihtynyt neurogeneesi voi auttaa hoitamaan kliinistä masennusta.
Epinefriini on kemiallinen sanansaattaja, joka on vastuussa kehon “taistele tai pakene” vastauksesta vaaraan tai stressiin. Tämä kemikaali loppuu kroonisessa stressissä, ahdistuksessa ja nälässä, aiheuttaen usein uupumusta, henkistä väsymystä ja masennusta. Vaikka voimakas harjoittelu stimuloi epinefriinin vapautumista, säännöllinen, kohtalainen liikunta, jossa on vaihteleva valo ja voimakas rasitus, alentaa verenkierron epinefriinitasoja. Tämä helpottaa parasympaattisen hermoston parempaa toimintaa, joka välittää ruoansulatusta, unta, immuunivastetta ja kehon kudosten korjaamista. Se myös laskee sykettä, verenpainetta, kehon lämpötilaa ja kortisolitasoja, joilla kaikilla on psykologisesti rauhoittava ja energisoiva vaikutus, mikä selittää osan liikunnan ja mielialan välisestä yhteydestä.
Serotoniini on tärkein välittäjäaine, joka on vastuussa hyvinvoinnista ja tyytyväisyydestä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että masentuneilla ihmisillä on alentunut aivojen serotoniinipitoisuus, ja monet masennuslääkkeet vaikuttavat nostamalla serotoniinitasoja. Alhaiset serotoniinipitoisuudet aiheuttavat ärtyneisyyttä, väsymystä ja mielialaa. Neurogeneesin stimuloinnin lisäksi BDNF lisää serotoniinin tuotantoa ja signalointia, mikä puolestaan lisää BDNF: n vapautumista. Tämä synergistinen sykli voi olla kriittinen osa liikunnan ja mielialan parantamisen välistä merkittävää yhteyttä.
Dopamiini auttaa kehoa säätelemään heräämis- ja nukkumisjaksoja. Epätasapaino dopamiinissa häiritsee unihäiriöitä ja aiheuttaa väsymystä. Jet lag on yleinen tulos dopamiinin epätasapainosta, joka liittyy matkustamiseen aikavyöhykkeillä, huono ruokavalio tai nälkä, stressi tai ahdistus. Aivoissa dopamiinitasot vaihtelevat synkronisesti serotoniinitasojen kanssa. Koska liikunta nostaa serotoniinitasoja, myös dopamiinipitoisuudet nousevat, erityisesti vastauksena kohtalaiseen, pitkäkestoiseen harjoitteluun, mikä havainnollistaa edelleen liikunnan ja mielialan välistä yhteyttä.
Endorfiinit, kehon luonnolliset opiaattikipulääkkeet, vähentävät fyysistä ja henkistä kipua ja tuottavat jonkinlaisen euforian. Nämä kemikaalit, joita aivolisäke vapauttaa harjoitukseen liittyvän kivun tai stressin vuoksi, ovat vuorovaikutuksessa samojen reseptorien kanssa kuin heroiini tai morfiini, mikä vähentää kipua ja tuottaa luonnollisen korkean. Tutkimukset osoittavat, että endorfiinit valuvat aivoihin 30 minuutin kuluessa liikunnan aloittamisesta, ja tämä virtaus kasvaa harjoituksen tiheyden myötä. Vaikka endorfiineilla voi olla riippuvuutta aiheuttava vaikutus, aivan kuten nikotiinilla tai morfiinilla, 30 minuutin tyydytyksen viivästyminen, joka on välttämätöntä korkean tason saavuttamiseksi, vähentää harjoituksen riippuvuutta aiheuttavia ominaisuuksia. Useiden kyselyiden mukaan vain 15 prosenttia amerikkalaisista harjoittaa säännöllisesti kohtalaista liikuntaa ja kokee liikunnan ja mielialan parantamisen euforiset vaikutukset endorfiineilla.
Vaikka kaikenlainen harjoittelu parantaa mielialaa, harjoitustyyppi, johon ihminen osallistuu, vaikuttaa merkittävästi sen vaikutukseen aivokemikaaleihin. Erittäin intensiiviset aktiviteetit, kuten sprintti, painonnosto ja intervalliharjoittelu, lisäävät epinefriinitasoja. Toisaalta pyöräily, pitkän matkan juoksu, uinti ja muut harjoituksia vaativat harjoitukset pidemmän ajan kuluessa tuottavat suuremman osingon mielialaa parantavista aivokemikaaleista. Aivoissa toistuvasti käytetyt reitit vahvistuvat joka kerta, kun niitä käytetään, mikä tekee neurokemiallisesta vasteesta harjoitteluun ja vastaavasta mielialan kohoamisesta syvemmäksi ajan myötä.