O aumento da liberação de BDNF (Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro) no hipocampo está inversamente associado à neurogênese e é responsável pela rápida depleção de ácido gamaaminobutírico, contribuindo para a redução da ansiedade.

O exercício regular induz a maior síntese e liberação de endocanabinoides e beta-endorfina, mecanismos primariamente ligados à analgesia e euforia pós-exercício, mas sem impacto significativo na plasticidade sináptica de longo prazo.

A melhora na função executiva e na atenção, frequentemente observada após o exercício, é mediada pela otimização do fluxo sanguíneo cortical e pelo aumento da atividade dopaminérgica e noradrenérgica em áreas pré-frontais.

A redução dos sintomas depressivos está primariamente ligada ao aumento imediato e sustentado da recaptação de serotonina na fenda sináptica, sendo que o exercício atua como um inibidor seletivo dessa recaptação.

A regulação do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal, com a redução da secreção de cortisol basal e a diminuição da resposta inflamatória mediada por citocinas pró-inflamatórias, não constitui um mecanismo neurobiológico direto, mas sim uma consequência puramente periférica do treinamento físico.