運動與腦部健康

孟凡華 常健康 王巍 邊鵬飛

摘? 要：當前，人體和動物研究表明，運動對大腦功能有良好的影響。各種類型的運動開啟了生長因子信號的交互式級聯，其具有刺激結構上變化、改善行為、誘導分子水平上的凈效應。目前，研究主要集中在耐力運動方式，尚不清楚其他的經典的運動方式，如力量訓練對腦部的功能產生的影響，也尚不清楚最佳化訓練劑量，需要進一步研究。相關的實證研究，可為精準運動處方的制定提供依據。

關鍵詞：運動? 腦部健康? 海馬

中圖分類號：G804? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2813（2020）01（b）-0016-02

運動與神經方面的研究是當前運動研究領域的熱點問題之一，旨在認識身體和大腦之間的關系。大腦及其功能受到多種因素所影響[1]，如運動、衰老、壓力、環境、飲食等，通常稱為大腦可塑性，指的是神經連接系統改變，包括結構、功能和分子水平。

特別是運動對這種大腦塑性起著至關重要的作用。運動為機體的生理、心理、社會效應提供了相當大的健康方面的益處[2]。運動對中樞神經系統（CNS）的結構和功能的影響，越來越受到關注。這方面的實證研究，可為精準運動處方的制定提供依據。

1? 運動與突觸可塑性和神經發生的結構水平

已知身體活動對增強有氧能力和腦功能都是有效的。研究表明，運動可引起的CNS改善，突觸可塑性和海馬神經再發生被認為在增強認知功能方面起著至關重要的作用，包括學習、記憶、認知功能。研究發現通過運動可創建新的突觸和神經回路，能夠補償受損區域的功能[3]。

雖然突觸可塑性是通過增強現有神經元之間突觸位點的通信來實現的，但神經再發生是指整個生命過程中大腦中新神經元的誕生和增殖。當從事新的經驗和學習時，大腦建立了一系列神經通路，這些神經通路或電路是由互連神經元構成的路徑。運動增強了與腦源性神經營養因子（BDNF）相關的海馬神經發生和空間記憶[4]。這些新生成神經元通過突觸彼此連接。神經元之間更好地連接意味著電和化學信號可以更有效地傳播。這些結果表明，運動不僅可以改善結構水平，還可以增強個體的學習和記憶等功能水平。

2? 行為改善的功能水平

學齡兒童的運動與學業成績之間的關系表現出顯著的正相關性[5]。另外，研究人員表明，通過應用種臨床干預運動計劃，可以激活和加強大腦的可塑性[1]。急性輕度運動改善了年輕人的執行功能，運動方式的影響存在不同[6，7]。此外，更高的運動能力有更好的表現。在動物研究中已經表明可改善海馬相關學習、記憶和認知[8]。

運動增強了突觸傳遞的效率，促進相關神經元之間的聯接，使認知能力變快。運動提供了建立新神經回路和加強回路中神經元之間突觸連接所必需的系統性的實踐。

3? 潛在分子機制

運動誘導的神經可塑性的潛在機制，涉及具有幾種神經營養和生長因子[9，10]。其中，腦源性神經營養因子（BDNF）是神經元再生，可塑性和存活方面非常重要。人體和動物研究表明[9，10]，運動可上調BDNF表達，在運動誘導的神經增生中起著基本的作用。胰島素樣生長因子1（IGF-1），也是中樞神經系統關鍵調節因子，包括突觸可塑性、突觸密度、神經傳遞、神經再生和神經元分化。長期運動可增強海馬神經在發生、學習和記憶的表現，這些變化應歸因于海馬中的IGF-1信號途徑。另外，已知隨意運動會增加血管內皮生長因子（VEGF）及其受體的表達。VEGF具有神經保護和神經營養功能。

此外，神經生長因子（NGF）在促進神經功能，尤其是神經元祖細胞的存活中起作用。在嚙齒動物8周運動后，海馬NGF及其受體之一，tropo-肌素受體激酶A（TrkA）的表達增加[11]。與BDNF/原肌球蛋白受體激酶B（TrkB）信號轉導相似，NGF與TrkA的結合，可刺激下游轉錄因子，c-AMP反應元件結合蛋白，并誘導與細胞存活和神經可塑性相關的各種基因轉錄[9，10]。不同運動方式導致蛋白磷酸化位點存在不同[12]，運動可能促進大腦中分子水平的產生和突觸可塑性相關蛋白的翻譯、磷酸化的程度，最終改善神經發育性。

4? 結語

人體和動物研究表明，運動對大腦功能有良好的影響。各種類型的運動開啟了生長因子信號的交互式級聯，其具有刺激結構變化，增強行為發展和刺激分子水平的凈效應。研究主要集中在耐力運動方式，鑒于運動方式的獨特的適應機制，尚不清楚其他的經典的運動方式，如力量訓練對腦部的功能產生的影響，需要進一步研究。

參考文獻

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