孟凡華 常健康 王巍 邊鵬飛

摘? 要：當(dāng)前，人體和動(dòng)物研究表明，運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦功能有良好的影響。各種類型的運(yùn)動(dòng)開啟了生長因子信號(hào)的交互式級(jí)聯(lián)，其具有刺激結(jié)構(gòu)上變化、改善行為、誘導(dǎo)分子水平上的凈效應(yīng)。目前，研究主要集中在耐力運(yùn)動(dòng)方式，尚不清楚其他的經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)方式，如力量訓(xùn)練對(duì)腦部的功能產(chǎn)生的影響，也尚不清楚最佳化訓(xùn)練劑量，需要進(jìn)一步研究。相關(guān)的實(shí)證研究，可為精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)處方的制定提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)? 腦部健康? 海馬

中圖分類號(hào)：G804? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2813（2020）01（b）-0016-02

運(yùn)動(dòng)與神經(jīng)方面的研究是當(dāng)前運(yùn)動(dòng)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一，旨在認(rèn)識(shí)身體和大腦之間的關(guān)系。大腦及其功能受到多種因素所影響[1]，如運(yùn)動(dòng)、衰老、壓力、環(huán)境、飲食等，通常稱為大腦可塑性，指的是神經(jīng)連接系統(tǒng)改變，包括結(jié)構(gòu)、功能和分子水平。

特別是運(yùn)動(dòng)對(duì)這種大腦塑性起著至關(guān)重要的作用。運(yùn)動(dòng)為機(jī)體的生理、心理、社會(huì)效應(yīng)提供了相當(dāng)大的健康方面的益處[2]。運(yùn)動(dòng)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的結(jié)構(gòu)和功能的影響，越來越受到關(guān)注。這方面的實(shí)證研究，可為精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)處方的制定提供依據(jù)。

1? 運(yùn)動(dòng)與突觸可塑性和神經(jīng)發(fā)生的結(jié)構(gòu)水平

已知身體活動(dòng)對(duì)增強(qiáng)有氧能力和腦功能都是有效的。研究表明，運(yùn)動(dòng)可引起的CNS改善，突觸可塑性和海馬神經(jīng)再發(fā)生被認(rèn)為在增強(qiáng)認(rèn)知功能方面起著至關(guān)重要的作用，包括學(xué)習(xí)、記憶、認(rèn)知功能。研究發(fā)現(xiàn)通過運(yùn)動(dòng)可創(chuàng)建新的突觸和神經(jīng)回路，能夠補(bǔ)償受損區(qū)域的功能[3]。

雖然突觸可塑性是通過增強(qiáng)現(xiàn)有神經(jīng)元之間突觸位點(diǎn)的通信來實(shí)現(xiàn)的，但神經(jīng)再發(fā)生是指整個(gè)生命過程中大腦中新神經(jīng)元的誕生和增殖。當(dāng)從事新的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)時(shí)，大腦建立了一系列神經(jīng)通路，這些神經(jīng)通路或電路是由互連神經(jīng)元構(gòu)成的路徑。運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)了與腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）相關(guān)的海馬神經(jīng)發(fā)生和空間記憶[4]。這些新生成神經(jīng)元通過突觸彼此連接。神經(jīng)元之間更好地連接意味著電和化學(xué)信號(hào)可以更有效地傳播。這些結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)不僅可以改善結(jié)構(gòu)水平，還可以增強(qiáng)個(gè)體的學(xué)習(xí)和記憶等功能水平。

2? 行為改善的功能水平

學(xué)齡兒童的運(yùn)動(dòng)與學(xué)業(yè)成績之間的關(guān)系表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性[5]。另外，研究人員表明，通過應(yīng)用種臨床干預(yù)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，可以激活和加強(qiáng)大腦的可塑性[1]。急性輕度運(yùn)動(dòng)改善了年輕人的執(zhí)行功能，運(yùn)動(dòng)方式的影響存在不同[6，7]。此外，更高的運(yùn)動(dòng)能力有更好的表現(xiàn)。在動(dòng)物研究中已經(jīng)表明可改善海馬相關(guān)學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知[8]。

運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)了突觸傳遞的效率，促進(jìn)相關(guān)神經(jīng)元之間的聯(lián)接，使認(rèn)知能力變快。運(yùn)動(dòng)提供了建立新神經(jīng)回路和加強(qiáng)回路中神經(jīng)元之間突觸連接所必需的系統(tǒng)性的實(shí)踐。

3? 潛在分子機(jī)制

運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的神經(jīng)可塑性的潛在機(jī)制，涉及具有幾種神經(jīng)營養(yǎng)和生長因子[9，10]。其中，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）是神經(jīng)元再生，可塑性和存活方面非常重要。人體和動(dòng)物研究表明[9，10]，運(yùn)動(dòng)可上調(diào)BDNF表達(dá)，在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的神經(jīng)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(jīng)系統(tǒng)關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，包括突觸可塑性、突觸密度、神經(jīng)傳遞、神經(jīng)再生和神經(jīng)元分化。長期運(yùn)動(dòng)可增強(qiáng)海馬神經(jīng)在發(fā)生、學(xué)習(xí)和記憶的表現(xiàn)，這些變化應(yīng)歸因于海馬中的IGF-1信號(hào)途徑。另外，已知隨意運(yùn)動(dòng)會(huì)增加血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）及其受體的表達(dá)。VEGF具有神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)營養(yǎng)功能。

此外，神經(jīng)生長因子（NGF）在促進(jìn)神經(jīng)功能，尤其是神經(jīng)元祖細(xì)胞的存活中起作用。在嚙齒動(dòng)物8周運(yùn)動(dòng)后，海馬NGF及其受體之一，tropo-肌素受體激酶A（TrkA）的表達(dá)增加[11]。與BDNF/原肌球蛋白受體激酶B（TrkB）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相似，NGF與TrkA的結(jié)合，可刺激下游轉(zhuǎn)錄因子，c-AMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白，并誘導(dǎo)與細(xì)胞存活和神經(jīng)可塑性相關(guān)的各種基因轉(zhuǎn)錄[9，10]。不同運(yùn)動(dòng)方式導(dǎo)致蛋白磷酸化位點(diǎn)存在不同[12]，運(yùn)動(dòng)可能促進(jìn)大腦中分子水平的產(chǎn)生和突觸可塑性相關(guān)蛋白的翻譯、磷酸化的程度，最終改善神經(jīng)發(fā)育性。

4? 結(jié)語

人體和動(dòng)物研究表明，運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦功能有良好的影響。各種類型的運(yùn)動(dòng)開啟了生長因子信號(hào)的交互式級(jí)聯(lián)，其具有刺激結(jié)構(gòu)變化，增強(qiáng)行為發(fā)展和刺激分子水平的凈效應(yīng)。研究主要集中在耐力運(yùn)動(dòng)方式，鑒于運(yùn)動(dòng)方式的獨(dú)特的適應(yīng)機(jī)制，尚不清楚其他的經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)方式，如力量訓(xùn)練對(duì)腦部的功能產(chǎn)生的影響，需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1] Lee MC，Byun K，Kim JS，et al，Trends in exercise neuroscience： raising demand for brain fitness[J].J Exerc Rehabil，2019，15（2）：176-179.

[2] 馬繼政，孫飆.國外大眾體力活動(dòng)促進(jìn)的難點(diǎn)和策略[J].體育文化導(dǎo)刊，2011（11）：25-28.

[3] Lourenco MV， Frozza RL， de Freitas GB， et al. Exercise-linked FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory defects in Alzheimer'smodels[J].Nat Med，2019，25（1）：165-175.

[4] Sun L， Sun Q， Qi J.Adult hippocampal neurogenesis： an important target associated with antidepressant effectsof exercise[J].Rev Neurosci，2017，28（7）：693-703.

[5] Fedewa AL， Ahn S.The effects of physical activity and physical fitness on children's achievement and cognitive outcomes： a meta-analysis[J].Res Q Exerc Sport， 2011，82（3）：521-535.

[6] 馬繼政，徐盛嘉，丁明超，等.基本運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練原則在促進(jìn)新入校大學(xué)生基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)技能方面的實(shí)踐研究[J].體育科技，2018，39（2）：136-142.

[7] 王曉磊，徐盛嘉，王金之，等.不同形式運(yùn)動(dòng)對(duì)青年男性執(zhí)行功能的影響研究[J].體育科技，2018，39（1）：3-5.

[8] Lee MC， Okamoto M， Liu YF， et al.Voluntary resistance running with short distance enhances spatial memory related to hippocampal BDNF signaling[J].J Appl Physiol （1985），2012，113（8）：1260-1266.

[9] Voss MW， Soto C， Yoo S， et al. Exercise and Hippocampal Memory Systems[J].Trends Cogn Sci，2019，23（4）：318-333.

[10]Baptista P，Andrade JP.Adult Hippocampal Neurogenesis： Regulation and Possible Functional and Clinical Correlates[J].Front Neuroanat，2018（12）：44.

[11]Frielingsdorf H，Simpson DR，Thal LJ，et al.Nerve growth factor promotes survival of new neurons in the adult hippocampus[J].Neurobiol Dis，2007，26（1）：47-55.

[12]馬繼政.運(yùn)動(dòng)方式與運(yùn)動(dòng)性磷酸化蛋白[J].山西師大體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，24（4）：133-136.

[13]馬繼政.論運(yùn)動(dòng)適應(yīng)特異性原則[J].吉林體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，25（5）：74-75.