运动和大脑：体力活动改变大脑结构的三种方式

都柏林三一学院（Trinity College Dublin）的生理学教授Áine Kelly分享了锻炼对我们的记忆、血管和免疫系统的好处。

《being patient》官网5月4日消息

定期运动会以明显的方式改变人体组织的结构，例如减少脂肪存储和增加肌肉质量。锻炼对我们的大脑结构会产生深远的影响，这种影响不那么明显，但可能更为重要。这种影响可以保护并保持大脑一生的健康。实际上，一些专家认为，人的大脑可能依赖于规律的体力活动来在我们的一生中发挥最佳的功能。

以下是锻炼改变我们大脑结构的几种方式。

记忆

许多研究表明，随着年龄的增长，锻炼可以帮助保护我们的记忆力。这是因为运动已被证明可以防止大脑总容量的损失(这会导致认知功能下降)，还可以防止与记忆相关的特定脑区的萎缩。例如，一项磁共振成像(MRI)扫描研究显示，在老年人中，6个月的运动训练可以增加脑容量[1]。

另一项研究表明，老年人的海马体(学习和记忆所必需的脑区)萎缩可以通过经常走步来逆转[2]。这种变化伴随着记忆功能的改善和血液中脑源性神经营养因子(BDNF)的增加。

BDNF对健康的认知功能至关重要，因为它在细胞存活、可塑性(大脑根据经验改变和适应的能力)和功能中发挥作用。锻炼、BDNF和记忆力之间的积极联系已经被广泛研究，并在年轻人和老年人中得到证实。

BDNF也是与成人神经发生有关的几种蛋白质之一，大脑在整个成年期通过发展新的神经元来改变其结构的能力。神经发生仅发生在极少数的大脑区域（其中一个是海马体）中，因此可能是参与学习和记忆的重要机制。有规律的体育锻炼可以通过BDNF诱导神经发生，从而长期保护记忆[3]。

虽然运动、BDNF、神经发生和记忆之间的联系在动物模型中得到了很好的描述，但实验和伦理限制意味着它对人类大脑功能的重要性还不是很清楚。然而，人们正在积极研究运动诱发的神经发生，作为神经和精神疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病和抑郁症）的一种潜在疗法。

血管

爱尔兰最古老的大学：创立于1592年的都柏林三一学院

大脑高度依赖于血流供应，尽管仅占人体总质量的2-3％，但它却吸收了人体全部能量的约15％。这是因为我们的神经组织需要持续不断的氧气供应才能正常运作和生存。当神经元变得更加活跃时，这些神经元所在区域的血流量会增加以满足需求。因此，维持健康的大脑取决于维持健康的血管网络。

有规律的锻炼可以促进大脑神经发生区域新血管的生长，提供更多的血液供应，支持这些新神经元的发育。运动还能改善现有血管的健康和功能[4]，确保脑组织持续获得足够的血液供应，以满足其需要并保持其功能。

最后，定期锻炼可以预防甚至治疗高血压，高血压是失智症的一个危险因素。锻炼可以通过多种方式增强大脑血管的健康和功能。

炎症

都柏林三一学院图书馆

最近，越来越多的研究集中在小胶质细胞上，这是大脑的常驻免疫细胞。它们的主要功能是不断检查大脑，寻找来自微生物、死亡或受损细胞的潜在威胁，并清除发现的任何损伤。

随着年龄的增长，正常的免疫功能会下降，包括大脑在内的身体器官会发生慢性、低水平的炎症，这会增加患神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)的风险。随着我们年龄的增长，小胶质细胞清除损伤的效率越来越低，预防疾病和炎症的能力也越来越弱。这意味着神经炎症会恶化，损害大脑功能——包括记忆[5]。

但最近，我们发现锻炼可以重新编程老年人大脑中的这些小胶质细胞[6]。研究表明，运动可以使小胶质细胞更有效地发挥能量，并能够抵消损害大脑功能的神经炎症变化。运动还可以调节阿尔茨海默病和多发性硬化症等退行性疾病中的神经炎症。这说明运动对免疫功能的影响可能是治疗和预防疾病的一个重要目标。

本文作者Áine Kelly教授

那么，如何才能确保我们进行正确的运动（或得到足够的运动）来保护大脑呢？到目前为止，我们还没有足够的证据来制定针对大脑健康的具体准则，尽管迄今为止的发现表明，有氧运动（例如步行、跑步或骑自行车）将获得最大的益处。建议成年人每周至少进行150分钟的中等强度的有氧运动，并进行保持强度和柔韧性的运动，以保持良好的总体健康。

还必须注意，研究人员并不总是发现运动对他们的大脑有有益的影响，可能是因为不同的研究使用了不同的运动训练计划和认知功能指标，因此很难直接比较研究和结果。但是无论如何，大量研究表明，锻炼对我们健康的许多方面都是有益的，因此确保你得到足够的运动很重要。我们需要意识到每天都要腾出点儿时间来运动运动，在未来的岁月里，我们的大脑会感谢我们。

参考文献

Source：Trinity College Dublin

Exercise and the Brain: Three Ways Physical Activity Changes Its Very Structure

References：

[1]. Stanley J. Colcombe, Kirk I. Erickson, Paige E. Scalf, Jenny S. Kim, Ruchika Prakash, Edward McAuley, Steriani Elavsky, David X. Marquez, Liang Hu, Arthur F. Kramer, Aerobic Exercise Training Increases Brain Volume in Aging Humans, The Journals of Gerontology: Series A, Volume 61, Issue 11, November 2006, Pages 1166–1170, https://doi.org/10.1093/gerona/61.11.1166

[2]. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, Basak C, Szabo A, Chaddock L, Kim JS, Heo S, Alves H, White SM, Wojcicki TR, Mailey E, Vieira VJ, Martin SA, Pence BD, Woods JA, McAuley E, Kramer AF. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Feb 15;108(7):3017-22. doi: 10.1073/pnas.1015950108. Epub 2011 Jan 31. PMID: 21282661; PMCID: PMC3041121.

[3]. Voss MW, Soto C, Yoo S, Sodoma M, Vivar C, van Praag H. Exercise and Hippocampal Memory Systems. Trends Cogn Sci. 2019 Apr;23(4):318-333. doi: 10.1016/j.tics.2019.01.006. Epub 2019 Feb 16. PMID: 30777641; PMCID: PMC6422697.

[4]. Guadagni V, Drogos LL, Tyndall AV, et al. Aerobic exercise improves cognition and cerebrovascular regulation in older adults [published correction appears in Neurology. 2020 Nov 10;95(19):890]. Neurology. 2020;94(21):e2245-e2257. doi:10.1212/WNL.0000000000009478

[5]. Lynch MA. Can the emerging field of immunometabolism provide insights into neuroinflammation? Prog Neurobiol. 2020 Jan;184:101719. doi: 10.1016/j.pneurobio.2019.101719. Epub 2019 Nov 6. PMID: 31704314.

[6]. Mela V, Mota BC, Milner M, McGinley A, Mills KHG, Kelly ÁM, Lynch MA. Exercise-induced re-programming of age-related metabolic changes in microglia is accompanied by a reduction in senescent cells. Brain Behav Immun. 2020 Jul;87:413-428. doi: 10.1016/j.bbi.2020.01.012. Epub 2020 Jan 21. PMID: 31978523.