趙新世

（華北水利水電大學(xué) 河南 鄭州 450045）

前言

生命在于運(yùn)動(dòng)，經(jīng)常進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)，不僅能夠強(qiáng)身健體，改善我們的肌肉可塑性，還能夠增強(qiáng)我們大腦的可塑性，改善我們的記憶力，使得我們的注意力更加集中。通過(guò)對(duì)體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練增強(qiáng)肌肉可塑性和大腦可塑性的研究，有利于激發(fā)人們的運(yùn)動(dòng)動(dòng)機(jī)，還能夠以此為依據(jù)，制定科學(xué)合理的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，更好維護(hù)我們的身體健康，改善生活質(zhì)量。

1、體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練增強(qiáng)肌肉可塑性

1.1、人體肌肉可塑收縮原理

人體肌肉在收縮過(guò)程中，主要依靠肌球蛋白與肌動(dòng)蛋白相互作用來(lái)提供收縮動(dòng)力。所謂的肌球蛋白，主要由兩條“重鏈”與“輕鏈”來(lái)組成，上述兩種物質(zhì)能夠決定人體肌肉運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作效率、疲勞抗性等。以肌球蛋白重鏈亞型為依據(jù)，對(duì)其中存在的肌原纖維來(lái)說(shuō)，具體可以分為三類：第一類是1型肌原纖維，第二類是2A型肌原纖維，第三類是2X型肌原纖維。在人體多數(shù)肌肉組織中，1型與2型肌原纖維（包括2A型肌原纖維與2X型肌原纖維）各占據(jù)“半壁江山”。同時(shí)在2型肌原纖維中，2A型肌原纖維與2X型肌原纖維各自所占比例也基本相同。2型肌原纖維與1型肌原纖維相比較，在收縮速度方面，2型肌原纖維收縮速度更快，但在肌肉最大力量輸出方面，1型肌原纖維顯然更占據(jù)優(yōu)勢(shì)。究其原因在于，在1型肌原纖維中，含有大量ATP酶，且自身張力成本也比較低。通常而言，人體肌肉在運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)優(yōu)先利用1型肌原纖維，然后才是2型肌原纖維。因此在低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)下，2型肌原纖維使用比較少。

1.2、體育運(yùn)動(dòng)對(duì)肌肉可塑性的影響

肌肉可塑性主要體現(xiàn)在能夠?qū)σ恍┩獠看碳みM(jìn)行適應(yīng)，一般適應(yīng)效率越高，說(shuō)明肌肉可塑性越強(qiáng)，而影響肌肉可塑性包含多種因素，比如運(yùn)動(dòng)負(fù)重程度、局部組織缺氧程度、肌肉收縮的次數(shù)等。相關(guān)研究表明，若個(gè)體長(zhǎng)期臥床，或者肢體長(zhǎng)期保持固定，將會(huì)降低肌肉的橫截面積，且肌肉強(qiáng)直收縮力（PO）與肌肉橫截面積（CSA）之比也會(huì)下降，影響肌肉可塑性。但如果是短期臥床或短期肢體固定，不會(huì)改變PO/CSA數(shù)值，但肌肉橫截面積仍會(huì)下降。除此之外，若長(zhǎng)期不運(yùn)動(dòng)，肌束角度與長(zhǎng)度也會(huì)下降。研究發(fā)現(xiàn)，若將肢體打上石膏，在3個(gè)月后，個(gè)體1型肌原纖維減少9%，2A型肌原纖維保持不變，2X型肌原纖維有所增加，增加數(shù)值為7%。而個(gè)體在臥床25d后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)1型肌原纖維與2型肌原纖維均處于減少的狀態(tài)。由此能夠說(shuō)明，活動(dòng)受限時(shí)間不同，對(duì)肌原纖維帶來(lái)的影響也有一定差異性。

而相對(duì)活動(dòng)受限會(huì)減少肌肉可塑性而言，通過(guò)進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，能夠有效提升肌肉的可塑性。比如，在體育運(yùn)動(dòng)中增加耐力訓(xùn)練與抗阻力訓(xùn)練，肌肉中毛細(xì)血管的數(shù)量將會(huì)增多。同時(shí)相關(guān)研究還顯示，通過(guò)進(jìn)行體育耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，能夠改變2型肌原纖維中不同肌原纖維類型分布，即會(huì)使得很多2X型肌原纖維轉(zhuǎn)化為2A型肌原纖維。在經(jīng)過(guò)體育運(yùn)動(dòng)力量訓(xùn)練后，肌肉生理結(jié)構(gòu)也會(huì)有所變化，除了毛細(xì)血管增多，2型肌原纖維與1型肌原纖維的橫截面積也會(huì)增大，且在增長(zhǎng)速度方面，前者比后者要更快。肌肉整體力量也會(huì)因此增加，肌肉可塑性得到有效增強(qiáng)。

面對(duì)不同體育項(xiàng)目訓(xùn)練，對(duì)人體肌肉可塑性帶來(lái)的影響也有一定差異性。比如針對(duì)健美體育運(yùn)動(dòng)，能夠有效增加人體的2型肌原纖維，1型肌原纖維不發(fā)生變化，且肌肉纖維的力量輸出將會(huì)變得更強(qiáng)。而對(duì)短跑體育運(yùn)動(dòng)而言，通過(guò)進(jìn)行該項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，在運(yùn)動(dòng)員腓腸肌內(nèi)，2型肌原纖維增加，能夠增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員肌肉收縮速度；而對(duì)從事耐力訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，同樣時(shí)腓腸肌，其中1型肌原纖維數(shù)量明顯增加，能夠有效提高運(yùn)動(dòng)員肌肉運(yùn)動(dòng)的“持久力”。

面對(duì)不同的參與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的個(gè)體，受個(gè)體的年齡、性別、體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練強(qiáng)度的影響，同樣會(huì)對(duì)肌肉可塑性帶來(lái)不同的影響。比如與女性以及老年男性相比，年輕黏性在經(jīng)過(guò)16周體育運(yùn)動(dòng)力量訓(xùn)練后，肌肉會(huì)明顯增大，這是因?yàn)槟贻p男性的肌原纖維面積增加速度更快，同時(shí)年輕男性本身的激素水平更高，肌肉可塑性更強(qiáng)，因此經(jīng)過(guò)體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，起到的訓(xùn)練效果也會(huì)更好。而同樣是年輕短跑運(yùn)動(dòng)員，訓(xùn)練時(shí)間較短的運(yùn)動(dòng)員與訓(xùn)練時(shí)間較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)員相比，后者的腓腸肌肌束長(zhǎng)度更高，角度更小，因此肌肉可塑性也會(huì)更強(qiáng)。與此同時(shí)，訓(xùn)練強(qiáng)度低的男性運(yùn)動(dòng)員與訓(xùn)練強(qiáng)度高的男性運(yùn)動(dòng)員相比，后者的肌肉增大也會(huì)更加的明顯。相關(guān)學(xué)者認(rèn)為，肌肉橫截面積之所以增加，是因?yàn)榧∈窃黾拥木壒省?/p>

2、體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練增強(qiáng)大腦可塑性

當(dāng)前主流研究均認(rèn)為，通過(guò)進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，不僅能夠有效改善人身體機(jī)能，還能夠改善人的認(rèn)知能力，增強(qiáng)大腦的可塑性。大腦可塑性可體現(xiàn)在多方面，比如，大腦神經(jīng)元數(shù)量增加、大腦血管數(shù)量增加、大腦灰質(zhì)體積變大、腦區(qū)間功能連接變化等。當(dāng)前相關(guān)研究表明，經(jīng)常性的進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)鍛煉，能夠有效改善大腦結(jié)構(gòu)與功能，更有益于人的身體健康。例如，對(duì)于老年人而言，堅(jiān)持6個(gè)月的有氧運(yùn)動(dòng)，比如，步行、打太極拳等，老年人因年老為萎縮的大腦灰質(zhì)與白質(zhì)體積均有效增加。但相應(yīng)研究沒(méi)有對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與大腦白質(zhì)體積關(guān)系進(jìn)行明確的研究，因此運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練引起的大腦可塑性提升，主要體現(xiàn)在個(gè)別腦區(qū)的增大，大腦白質(zhì)變化并不十分確定。

而在大腦激活方面，個(gè)體在參與6個(gè)月的有氧運(yùn)動(dòng)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，個(gè)體大腦的頂葉兩側(cè)與額中回右側(cè)激活得到了有效地增強(qiáng)；另一方面，老年人在接受1至2年的中度強(qiáng)度的體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，在時(shí)隔2年后，再進(jìn)行加工速度任務(wù)測(cè)試，能夠顯示出良好的大腦前額葉與頂葉激活性能。由此能夠說(shuō)明，通過(guò)進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，大腦激活變化效果能夠得到相當(dāng)一段時(shí)間的維持。體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練除了會(huì)對(duì)個(gè)別大腦區(qū)間活動(dòng)帶來(lái)影響以外，還會(huì)對(duì)腦網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)一定的變化。比如，相關(guān)研究表明，老年人在參加為時(shí)一年的拉筋或塑身訓(xùn)練后，經(jīng)夠檢查發(fā)現(xiàn)，老年人的大腦額葉執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)之間的同步性得到了有效地改善。對(duì)心肺能力比較強(qiáng)的老年人而言，在大腦額葉內(nèi)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的功能聯(lián)結(jié)也得到了有效地增強(qiáng)。

通過(guò)進(jìn)行橫向研究可表明，心肺能力較強(qiáng)的兒童與心肺能力相對(duì)較弱的兒童相比，在Flanker任務(wù)條件不一致的情況下，后者在額葉、頂葉等腦區(qū)激活較低。在條件一致的情況下，后者的上述腦區(qū)激活表現(xiàn)則比較高，但也有可能表明這些兒童認(rèn)知資源比較多，能后很好地應(yīng)付當(dāng)下任務(wù)。而縱向研究與橫向研究結(jié)果比較類似，心肺耐力強(qiáng)弱不同的個(gè)體在堅(jiān)持體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練1年以后，心肺耐力較強(qiáng)的個(gè)體大腦海馬容量提升更為顯著，因此能夠證明在相同的體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，心肺耐力能夠?qū)Υ竽X可塑性帶來(lái)一定的積極影響嗎，一般心肺耐力越強(qiáng)，對(duì)大腦可塑性影響也就越大。

拋卻由來(lái)已久的核磁共振研究不談，當(dāng)下比較新的腦電研究也具有相似的結(jié)果，即個(gè)體的心肺耐力與P300波幅有著密切的關(guān)系。所謂的P300波幅，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是個(gè)體大腦對(duì)外界刺激投入得注意資源的控制程度，P300波幅越大，說(shuō)明注意力控制能力越強(qiáng)。而經(jīng)常參加體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的群體P300波幅更強(qiáng)，說(shuō)明他們自主進(jìn)行注意力分配的能力越強(qiáng)。

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練除了會(huì)對(duì)心肺耐力帶來(lái)影響，還會(huì)對(duì)人體血液循環(huán)帶來(lái)影響。對(duì)運(yùn)動(dòng)量少、心肺能力差的群體而言，經(jīng)常參加體育運(yùn)動(dòng)鍛煉、心肺能力更強(qiáng)的群體腦血攜氧能力也就越強(qiáng)。通過(guò)進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，能夠?qū)Υ竽X海馬齒狀回神經(jīng)造成一定的刺激，使其再生能力強(qiáng)，還會(huì)增加人體的大腦血容量。而腦血容量的增加，通常與個(gè)人的記憶力與心肺耐力有著密切的關(guān)系，能夠說(shuō)明血管再生可能是個(gè)人神經(jīng)再生與腦血容量再生的中間因素。

哥倫比亞神經(jīng)科學(xué)家克·坎德?tīng)枺‥ric Kandel）有一項(xiàng)關(guān)于神經(jīng)可塑性的研究贏得了2000年的諾貝爾獎(jiǎng)。他發(fā)現(xiàn)通過(guò)進(jìn)行體育鍛煉，能夠讓大腦神經(jīng)突觸自發(fā)腫脹，建立更強(qiáng)的聯(lián)系。一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞就像是一棵樹(shù)，突觸就是樹(shù)上的分叉，最終樹(shù)干會(huì)長(zhǎng)出新的分支，會(huì)出現(xiàn)更多的突觸來(lái)鞏固相關(guān)間的聯(lián)系。這種機(jī)制就是突觸可塑性（synaptic plasticity）。也就是說(shuō)，通過(guò)不斷的進(jìn)行體育鍛煉，我們的大腦會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變，細(xì)胞之間會(huì)出現(xiàn)新的聯(lián)系，我們的大腦會(huì)長(zhǎng)大，自身的可塑性也會(huì)因此得到有效地增強(qiáng)。

3、體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練下的大腦與肌肉可塑性增強(qiáng)的聯(lián)系

個(gè)體通過(guò)進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，不僅有效改善了自身的肌肉系統(tǒng)，同時(shí)身體也會(huì)分泌一些物質(zhì)，來(lái)對(duì)大腦神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。比如在經(jīng)過(guò)體育運(yùn)動(dòng)鍛煉后，人體循環(huán)系統(tǒng)中的酮體與糖酵解產(chǎn)物增加。通過(guò)堅(jiān)持長(zhǎng)期體育運(yùn)動(dòng)，能夠減少大腦中的糖原，提高對(duì)大腦神經(jīng)元乳酸的供應(yīng)量，更有利于大腦神經(jīng)再生，而上述過(guò)程與個(gè)體記憶力能力高低均有著密切的關(guān)系。通過(guò)進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)，還有利于神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的增加，能夠?qū)趋繠NDF分泌進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)。動(dòng)物相關(guān)研究表明，通過(guò)進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)鍛煉，能夠有效增加大腦海馬 羥基丁酸的水平，還有利于增加BNDF表達(dá)。

個(gè)體在經(jīng)過(guò)體育運(yùn)動(dòng)后，通常會(huì)產(chǎn)生一種名為鳶尾素的生物激素，這種激素與大腦可塑性也有著非常緊密的關(guān)系。在人體進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)被直接分解為鳶尾素?？v向研究表明，通過(guò)進(jìn)行為時(shí)12周的體育運(yùn)動(dòng)鍛煉，能夠有效提升超重成年人的鳶尾素水平，從而更有助于增強(qiáng)他們的肌肉。不僅如此，鳶尾素還與神經(jīng)分化有著密切的關(guān)系，這種激素能夠穿越血腦屏障，與內(nèi)皮細(xì)胞受體發(fā)生作用，并對(duì)海馬基因表達(dá)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)作用。而B(niǎo)NDF能夠有效促進(jìn)神經(jīng)成長(zhǎng)、增生、分化等，這對(duì)改善個(gè)體的大腦記憶功能有著較為積極的影響意義。

除此之外，通過(guò)進(jìn)行體育力量訓(xùn)練，能夠有效降低大腦皮質(zhì)抑制機(jī)制，這可能與在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中帶來(lái)的感官反饋反復(fù)作用于運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)使其重復(fù)進(jìn)行信息接收有著密切的關(guān)系。通過(guò)進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)力量訓(xùn)練，還能夠增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)程，增加運(yùn)動(dòng)皮層突出活動(dòng)，使得人體的肌肉力量在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練初期得到了有效地增長(zhǎng)。

4、總結(jié)

綜上所述，通過(guò)進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，不僅能夠有效增強(qiáng)人體肌肉的可塑性，還會(huì)增強(qiáng)大腦的可塑性，改善大腦功能。同時(shí)體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練本身能夠產(chǎn)生一些物質(zhì)，在改善肌肉運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還能夠作用于大腦，改善大腦功能。因此需要我們?cè)谌粘Ｉ钪凶⒅丶訌?qiáng)體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，更有助于保護(hù)我們的身體健康。