I decennier har forskare hävdat det positiva förhållandet mellan träning och humör. Träning verkar påverka humöret på flera sätt, mestadels genom frisättning av kemikalier, så kallade neurotransmittorer, som lindrar smärta och lyfter humöret. Fysisk aktivitet ger en positiv effekt på nivåerna av de fyra nyckelkemikalierna i hjärnan som påverkar humöret: epinefrin, serotonin, dopamin och endorfinerna. Dessutom stimulerar träning frisättningen av hjärnhärledd neurotrofisk faktor (BDNF) i hippocampusregionen i hjärnan, vilket stimulerar genereringen av nya neuroner och reparation av skadade neuroner. Eftersom studier visar att hippocampus hos deprimerade individer kan vara 15 procent mindre än normalt, kan accelererad neurogenes genom träningsutlöst BDNF hjälpa till att behandla klinisk depression.
Adrenalin är den kemiska budbäraren som ansvarar för kroppens ”fight or flight”-svar på fara eller stress. Denna kemikalie blir utarmad under tillstånd av kronisk stress, ångest och svält, vilket ofta orsakar utmattning, mental trötthet och depression. Även om intensiv träning stimulerar frisättningen av adrenalin, sänker regelbunden, måttlig träning med omväxlande lätt och intensiv ansträngning nivåerna av cirkulerande adrenalin. Detta underlättar bättre funktion av det parasympatiska nervsystemet, vilket förmedlar matsmältning, sömn, immunsvar och reparation av kroppsvävnader. Det minskar också hjärtfrekvensen, blodtrycket, kroppstemperaturen och kortisolnivåerna, som alla har en psykologiskt lugnande och energigivande effekt, vilket förklarar en del av sambandet mellan träning och humör.
Serotonin är den huvudsakliga signalsubstansen som är ansvarig för känslor av välbefinnande och tillfredsställelse. Studier har visat att deprimerade personer har minskat serotoninnivåerna i hjärnan, och många av de antidepressiva läkemedlen verkar genom att höja serotoninnivåerna. Låga serotoninnivåer leder till irritabilitet, trötthet och humörighet. Förutom att stimulera neurogenes, ökar BDNF serotoninproduktion och signalering, vilket i sin tur ökar BDNF-frisättningen. Denna synergistiska cykel kan vara en kritisk komponent i det betydande sambandet mellan träning och humörförbättring.
Dopamin hjälper kroppen att reglera vakna- och sömncykler. En obalans i dopamin stör sunda sömnmönster, vilket ger trötthet. Jetlag är ett vanligt resultat av dopaminobalans i samband med resor över tidszoner, dålig kost eller svält, stress eller ångest. I hjärnan fluktuerar dopaminnivåerna i takt med serotoninnivåerna. Eftersom träning höjer serotoninnivåerna ökar dopaminnivåerna också, särskilt som svar på måttlig intensitet, långvarig träning, vilket ytterligare illustrerar sambandet mellan träning och humör.
Endorfiner, kroppens naturliga smärtstillande opiatmedel, minskar fysisk och psykisk smärta och ger en form av eufori. Dessa kemikalier, som frigörs av hypofysen som svar på smärta eller stress i samband med träning, interagerar med samma receptorer som heroin eller morfin, minskar smärta och genererar en naturlig high. Forskning visar att endorfiner spills in i hjärnan inom 30 minuter efter att fysisk aktivitet påbörjats, och detta tillflöde ökar med frekvensen av träning. Även om endorfiner kan ha en beroendeframkallande effekt, ungefär som nikotin eller morfin, minskar den 30-minuters fördröjning av tillfredsställelse som krävs för att uppnå en high de beroendeframkallande egenskaperna hos träning. Enligt flera undersökningar ägnar så få som 15 procent av amerikanerna sig regelbundet till måttlig fysisk aktivitet och upplever de euforiska effekterna av träning och humörhöjning av endorfiner.
Även om någon form av träning ger humörhöjning, gör den typ av träning som en person deltar i en betydande skillnad i effekten den har på hjärnans kemikalier. Mycket intensiva aktiviteter, såsom sprint, styrketräning och intervallträning, ökar epinefrinnivåerna. Å andra sidan ger cykling, långdistanslöpning, simning och andra aktiviteter som kräver måttlig ansträngning under längre tidsperioder en större utdelning i humörhöjande hjärnkemikalier. Banor som upprepade gånger används i hjärnan blir starkare varje gång de används, vilket gör det neurokemiska svaret på träning och motsvarande humörhöjning mer djupgående över tiden.