張康

（成都體育學(xué)院，四川成都 610041）

長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)腦部突觸可塑性的影響

張康

（成都體育學(xué)院，四川成都 610041）

隨著年齡的增長(zhǎng)，記憶能力會(huì)呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)，緩解這種趨勢(shì)已成為亟待解決的問(wèn)題。突觸在學(xué)習(xí)記憶中發(fā)揮著重要的作用，就長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)腦部突觸的影響進(jìn)行簡(jiǎn)要的綜述。

有氧運(yùn)動(dòng)；腦；學(xué)習(xí)記憶；突觸

隨著社會(huì)壓力的增加，人們的學(xué)習(xí)、記憶能力出現(xiàn)了下降的現(xiàn)象。有研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)可以改善與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)的腦部突觸的可塑性，緩解腦部疲勞，增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶力。通過(guò)有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)的腦部突觸的可塑性及其影響突觸傳遞的各種因素進(jìn)行概述，從而為人們保持學(xué)習(xí)記憶水平提供理論上的依據(jù)。

1 腦區(qū)突觸可塑性的概念

在神經(jīng)細(xì)胞持續(xù)活動(dòng)影響下，突觸的結(jié)構(gòu)和功能可發(fā)生較為持久的特異性變化，這一現(xiàn)象稱(chēng)為“突觸的可塑性”［1］。有研究發(fā)現(xiàn)，突觸的可塑性可分為突觸結(jié)構(gòu)的可塑性和突觸傳遞的可塑性，其中主要表現(xiàn)為長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（long term potentiation，LTP）和長(zhǎng)時(shí)程抑制（long term depression，LTD）。長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)和長(zhǎng)時(shí)程抑制被認(rèn)為是學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)，因而突觸的可塑性與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)。

2 突觸形態(tài)結(jié)構(gòu)可塑性的改變

2.1 突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變

章子貴［2］等運(yùn)用三等分輻射式迷宮（即Y-迷宮）作為分辨學(xué)習(xí)記憶的模型對(duì)小鼠的學(xué)習(xí)記憶行為進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)對(duì)小鼠海馬CA3區(qū)和皮層感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)的突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明，小鼠學(xué)習(xí)記憶的増齡性減退與海馬和大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化有關(guān)。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練使突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生的改變主要有：突觸界面的彎曲類(lèi)型、突觸界面曲率、突觸間隙的寬度、突觸后致密物質(zhì)厚度、突觸活性帶長(zhǎng)度和PSD厚度等［1］。余茜等［3］對(duì)腦缺血大鼠進(jìn)行滾桶式網(wǎng)狀訓(xùn)練、平衡訓(xùn)練和網(wǎng)屏訓(xùn)練，對(duì)大鼠左側(cè)大腦感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層和海馬CA3區(qū)突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的大鼠大腦感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層和海馬CA3區(qū)的突觸界面率、突觸后致密物厚度、穿孔性突觸百分率和PCD的厚度明顯增加，進(jìn)而導(dǎo)致突觸傳遞功能增強(qiáng)，改善了腦缺血大鼠的學(xué)習(xí)記憶。楊敏等［4］對(duì)腦梗死大鼠進(jìn)行滾筒、轉(zhuǎn)棒、走平衡木和網(wǎng)屏訓(xùn)練，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的腦梗死大鼠大腦患側(cè)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和海馬CA3區(qū)突觸界面率和突觸活性長(zhǎng)度區(qū)增加、PSD厚度和穿孔性突觸百分率明顯增加，從而使腦梗死大鼠相關(guān)腦區(qū)突觸的可塑性得到增強(qiáng)，改善了大鼠學(xué)習(xí)記憶能力。由此可知，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)可以明顯增加突觸的長(zhǎng)度、PSD厚度和突觸間隙的寬度等，因此，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)可以顯著改善學(xué)習(xí)記憶的能力。

2.2 突觸數(shù)量的改變

樹(shù)突棘是樹(shù)突分枝上的棘狀突起，是神經(jīng)元間形成突觸的主要部位［5］。因此，樹(shù)突棘的變化可以間接反映突觸的改變。白石等［6］在對(duì)大鼠進(jìn)行八周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，觀察大鼠的大腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)V層大椎體細(xì)胞及小腦皮質(zhì)浦肯野細(xì)胞的樹(shù)突棘變化的情況。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的大鼠大腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)V層大椎體細(xì)胞及小腦皮質(zhì)浦肯野細(xì)胞的樹(shù)突棘的密度及大小均明顯高于沒(méi)有經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的大鼠。因此，長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)突觸的形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生良好的影響，從而有利于學(xué)習(xí)記憶能力的提高。王芳媛等［7］通過(guò)對(duì)大鼠進(jìn)行八周中等強(qiáng)度、遞增負(fù)荷的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，研究中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠海馬CA3區(qū)椎體細(xì)胞樹(shù)突棘數(shù)量的影響，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)組大鼠海馬CA3區(qū)椎體細(xì)胞樹(shù)突棘數(shù)目明顯高于對(duì)照組。認(rèn)為長(zhǎng)期適宜的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練促進(jìn)大鼠CA3區(qū)椎體細(xì)胞樹(shù)突棘數(shù)量增加的原因是運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以增加大鼠多種感受器的刺激，使大腦對(duì)信息的處理能力得到增強(qiáng)，從而增加大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。

3 突觸傳遞可塑性的改變

3.1 突觸體膜流動(dòng)性的改變

突觸體膜的流動(dòng)性在一定程度上可反映突觸的傳遞功能，從而對(duì)學(xué)習(xí)記憶的能力產(chǎn)生影響［8］。李亞等［9］采用多因素動(dòng)物慢應(yīng)激模型，對(duì)大鼠的Morris水迷宮空間學(xué)習(xí)記憶能力進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)對(duì)大鼠前腦皮層和海馬突觸體膜流動(dòng)性、突觸體內(nèi)游離Ca2+進(jìn)行測(cè)定。研究結(jié)果表明，前腦皮質(zhì)和海馬突觸體膜流動(dòng)性的降低可能是引起大鼠學(xué)習(xí)記憶功能障礙的腦機(jī)制之一。任姍姍等［10］運(yùn)用熒光偏振方法分析長(zhǎng)期有氧跑步運(yùn)動(dòng)對(duì)小鼠腦老化突觸體膜流動(dòng)性的影響，結(jié)果顯示，和普通對(duì)照組及運(yùn)動(dòng)對(duì)照組相比，腦老化組的小鼠腦突觸體的黏滯度明顯高于其他兩組（P＜0.05），同時(shí)腦老化組小鼠腦突觸體的黏滯度也顯著高于腦老化+運(yùn)動(dòng)組（P＜0.05），而運(yùn)動(dòng)對(duì)照組和普通對(duì)照組的小鼠腦突觸體的黏滯度沒(méi)有明顯的差異。研究結(jié)果表明，腦老化組小鼠大腦突觸體膜黏滯度升高，從而導(dǎo)致突觸形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化和突觸功能下降。適量的運(yùn)動(dòng)可以使小鼠腦突觸體膜流動(dòng)性增加，從而促進(jìn)腦老化過(guò)程中大腦認(rèn)知功能區(qū)突觸的可塑性代償，延緩腦老化的發(fā)生。

3.2 突觸素

突觸素是Wiedenmann和Frank于1985年在大鼠的神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的突觸囊泡膜上發(fā)現(xiàn)的一種特異性糖蛋白，與中樞神經(jīng)遞質(zhì)的釋放、突觸小泡的胞吐作用以及突觸可塑性關(guān)系密切［1］。有研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以通過(guò)改變突觸素的數(shù)量，影響突觸傳遞的可塑性。宿寶貴［12］等運(yùn)用免疫組織化學(xué)的方法對(duì)大鼠進(jìn)行空間辨別性學(xué)習(xí)時(shí)大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)突觸素的表達(dá)進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)水迷宮訓(xùn)練的大鼠，其海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)突觸素的數(shù)量明顯增加，說(shuō)明突觸素?cái)?shù)量的改變會(huì)引起突觸傳遞可塑性的變化，從而影響學(xué)習(xí)記憶功能。孫詠虹等［13］對(duì)SAM P8小鼠（快速老化小鼠）進(jìn)行跑籠運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，然后用免疫組化的方法對(duì)SAM P8小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)的海馬突觸素表達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提高SAM P8小鼠大腦內(nèi)突觸素的表達(dá)，從而改善小鼠的學(xué)習(xí)記憶功能。

4 結(jié)論

綜上所述，腦部突觸可塑性的改變，可以顯著改善學(xué)習(xí)記憶的能力，而長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)可以改善腦部與學(xué)習(xí)記憶有關(guān)的突觸可塑性，進(jìn)而可以顯著改善學(xué)習(xí)記憶能力，從而為長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)在人們學(xué)習(xí)工作中保持學(xué)習(xí)記憶能力提供了理論依據(jù)。

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Influence of Long-term Aerobic Exercise on the Plasticity of Brain Synaptic

ZHANG Kang

(Chengdu sports university,Chengdu 610041,Sichuan,China)

Along with the growth of the age,memory ability can present obvious downward trend,this trend has become a problem to be solved.Synaptic play an important role in learning and memory,in this paper, the effect of long-term aerobic exercise on the brain synaptic is briefly reviewed.

aerobic exercise;brain;learning and memory;synaptic

張康（1990-），山東聊城人，研究生，研究方向：運(yùn)動(dòng)康復(fù)與健康促進(jìn)。