脑科学与教育|运动与脑健康的关联
现在我们面临一个长寿的社会，健康、长寿是非常重要的目标。但是随着年龄的增长，很多疾病会产生。当前，一个重要的战略就是从治疗医学到预防医学转移，因此运动尤为重要。
为什么运动如此重要
好多年前，人类必须出去打猎才能获得食物，有打猎就有运动。现在，我们不用打猎就能吃到饭，父母把吃的准备好，我们坐在沙发上看电视，平时我们也在办公室坐着，运动量跟以前比就小了很多。
世界卫生组织曾发布一组慢性病高危密码：3450，即3种不好的生活方式导致4种慢性病死亡率增高，最终可能使50%的人丧命。这3种生活方式指的就是吸烟、不合理的膳食和缺乏体力活动；4种疾病则是心脑血管疾病、癌症、呼吸系统疾病和糖尿病。如果我们运动量不够，身体患慢性病的概率就会大大提高。
神经科学家非常关注神经保护这个概念，因为我们的大脑属于中枢神经的一部分，里面会有新的神经元生出来，神经细胞“生病了”，我们就需要想办法把它保护好，延缓病发。在动物实验中，能延缓小鼠两个月的寿命，小鼠的寿命大概是24个月，相当于人的八年左右。一篇发表在2017年TheLancet杂志的文章，比较了2016年跟1990年的神经疾病的健康负担。调查结果显示，不管哪个年龄段，精神疾病健康负担都日益加重。2018年，TheLancetPsychiatry期刊刊发了一篇重要的文章，一个研究小组追踪了120万美国人，发现做运动的人在精神健康方面的负担降低很多，可见，运动对降低人的疾病是非常有效的。做什么运动呢？研究发现，所有的运动都管用，打篮球、踢足球、骑自行车、走路、跑步等等都行。
运动为什么管用？2013年，Iuza-luces等人发表的文章阐明了这一问题。运动的时候肌肉会动，肌肉不单单是运动器官，也是非常重要的内分泌器官，它能够分泌出100多种物质，对我们的身体健康有益。运动分泌的抑制神经营养因子对脑健康非常重要。运动还可以防治慢性病，很多慢性病都跟炎症有关，运动可以分泌出抗炎症因子。我们把这些分泌的物质叫作运动因子。运动因子除了从肌肉分泌出来以外，还会从身体的其他地方分泌出来。
运动产生脑源性神经营养因子（BDNF），于是，神经细胞的树突会更发达，它连接的机会就更多，学习的效率就会提高。美国很多年前做过一个简单实验，让学生在上课之前运动一个小时，然后让他学一些很难的课程。研究发现，运动以后再学一些难的内容比平时更好，在数学、英文等测验中，做运动的人的成绩比没做运动的更好。
总的来说，运动有很多好处，运动可以提高我们的注意力，调节我们的情绪，促进我们的学习。运动还可以降低我们的压力。小的压力对我们有好处，因为我们能产生动力，可是长期的压力会导致神经元形态和功能的改变。人类海马体每天产生大约700个新的神经元。新生出来的神经元对我们学习、适应新的环境是非常重要的。如果有压力，新生出来的神经元就变小。
科学家采用了一个习得性无助的办法——抑郁样的行为—强制性游泳测试。给老鼠注射不同剂量的激素，并把老鼠分成两组，一组老鼠放在有跑轮能够跑步的地方，另一组放在有跑轮、但是跑轮不动的地方，然后检查老鼠的抑郁行为。把老鼠放在装有水的圆柱形水槽中，第一天放15分钟（诱导习得性无助）；第二天放5分钟（检测抑郁程度）。老鼠漂浮不动的时间越长，就代表它抑郁得越厉害。实验结果表明，对中轻度抑郁的老鼠，运动不仅可以减轻其抑郁程度，还促使了新的神经元生长，老鼠的记忆能力也提高了。
为什么运动会跟大脑有关？是运动因子的原因。其中一种运动因子是脂联素。有学者研究认为，低水平的脂联素增加患抑郁症的风险，抑郁症病人血浆脂联素的浓度下降，而得到成功治疗的抑郁症病人脂联素的水平会上升。我们做了一些实验去证实它。把脂联素基因去掉，既然脂联素这个基因如此重要，去掉以后运动应该就没有运动的效果了，结果果然如此。老鼠跑步以后，脂肪细胞分泌出脂联素，会跑到海马区，使海马的神经发生改善，抑郁行为也得到了改善，这可能是治疗抑郁病人的一个创新行为。
我们找了150个长期疲劳的病人，他们没有做过八段锦，然后把他们分成两组，一组做八段锦，另外一种作为对照组不做运动。根据两个时间点去检查，发现做八段锦的这一组人的焦虑分数有所改善，比对照组的脂联素水平要高。这说明，人做运动还是管用的。脂联素将来也有可能作为一个生物指标，因为每个人做运动需要的量不一样。做完运动后通过测试脂联素的水平，可以知道运动量是否足够。
运动对皮层树突棘可塑性和学习记忆的改善
树突棘是大脑里很重要的结构，树突棘的概念可以这么理解：一个神经元要跟另外一个神经元对话，对话的地方就在树突棘上面。运动可以改善小鼠皮层的树突棘可塑性，在不同时间检查小鼠的运动皮层，同一个地方，同一个树突可以看到它的改变。有一个很重要的发现，运动以后髓鞘增强、增多，这也代表运输的速度增强。
这跟学习有什么关系呢？我们用了一个学习的模型，把运动以后的小鼠放在一个滚轮的仪器上，滚轮一直在动，小鼠要学习怎么适应滚轮的速度。我们发现，运动过的小鼠学得很快，没有运动过的小鼠学习时间比较长。总的来说，运动可以改善树突棘可塑性和神经元活性，改善轴突髓鞘化，最重要的是，运动激活了神经网络可塑性，有助于改善学习记忆功能。
运动对抑郁情绪的改善
大家都知道“少年不识愁滋味”这句话，以前的青少年很开心，可是我们发现，现在的青少年患精神障碍的百分比很高，接近30%。怎样用一些干预的办法去改善这一情况？英国国家卫生与临床优化研究所（NICE）发布的抑郁症治疗指南指出，运动可作为轻、中度抑郁的一线治疗；热爱运动的青少年在学业上表现更优。
我们研究了有阈下症状(包括抑郁症状和躁狂症状）的青少年，未来有可能发展为抑郁障碍和双相障碍，且自杀发生率高。另外，这些青少年不一定愿意服用药物。我们在一个中学做了简单的研究，进行12周有氧运动的人跟接受心理教育的人对比。有氧运动：最大心率的50%-70%、中等强度、跑步，每天30分钟，每周4天，持续3个月。心理教育对照组：一般心理教育3个模块；小组游戏、小组诗词阅读和小组合唱各1个模块，共八次。用影像观察大脑，我们发现做运动的人的大脑发生了变化。不仅如此，运动也对阈下抑郁青少年的肠道微生物产生影响。研究发现，12周有氧运动下调了阈下抑郁青少年肠道微生物神经退行性疾病相关信号通路的相对丰度，上调了阈下抑郁青少年肠道微生物信号转导机制（T）的相对丰度，做完运动，抑郁青少年明显在认知上有改善。
因此，大家要活动，生活得好，就要运动，希望大家以后多关注运动对脑健康的重要性。
（作者系中国科学院院士、香港大学医学院教授、暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院院长）