运动与脑健康

　　得益于互联网及社会服务的进步，当前中国人足不出户即可享受到各种各样的服务，例如外卖、水果、蔬菜、各种生活用品等均能够通过手机APP购买并直接送货上门。同时，上门保洁、上门洗车、甚至是上门做饭、上门美甲等服务的极大发展在方便大家生活的同时，使得中国人的身体活动量日益降低。研究发现，久坐是多种认知相关脑疾病的危险因素之一，例如老年痴呆、中风、药物依赖等。相反的，坚持运动半年后，记忆能力显著增强。那么，躯体运动如何影响脑功能呢？

　　首先，我们来认识一个大脑内与记忆关系最密切的结构－海马。这里所说的海马，并不是海洋生物海马，而是存在于所有哺乳动物大脑内的一个特殊结构，因其形状类似海马，因此这个大脑结构就叫做海马皮层（hippocampal cortex）。对于大脑的研究经历了一个从整体到局部的过程，从上世纪90年代开始，科学家们逐渐开始探索大脑的不同结构与其功能的关系。例如，听皮层负责管理听觉相关的功能，视皮层负责管理视觉相关的功能，运动皮层负责支配肢体做出各种动作，等等等等。其中，海马皮层即为负责管理记忆功能的大脑结构，我们也可以叫它记忆中枢。我们都知道老年人，尤其是老年痴呆患者大脑体积缩小，而其中体积缩小最明显的脑结构就是海马皮层，这也与老年人的记忆力下降息息相关。因此，大脑内海马皮层的体积越大，则记忆水平越好，反之则记忆越差。

　　一项针对老年人海马体积的影像学研究发现，每周至少运动3天，连续坚持3个月至1年的老年人，海马皮层的体积明显大于不运动的老年人，并且这些坚持运动的老年人认知和记忆评分也远远高于不运动的老年人。那么，运动是如何增加海马皮层的体积并且提高记忆水平的呢？科学家们用小鼠作为试验对象，在小鼠的饲养笼内放置一个运动转轮，小鼠可以在转轮内自由奔跑（类似宠物仓鼠别墅内的滚轮玩具），一个月后，运动的小鼠海马皮层内新生神经元明显增加，学习记忆水平也明显提高。以往传统理论认为，大脑是不可再生器官，神经元是组成大脑各个结构的基础单元，神经元只会逐渐死亡，而不会再生。然而上世纪90年代，科学家们发现成年哺乳动物大脑内依然存在神经干细胞，这些神经干细胞受到某些刺激后可以产生新的神经元，而神经干细胞大多存在于海马皮层内，因此整个大脑内只有海马皮层的神经元能够再生，而运动则特异性地激活了海马皮层内的神经干细胞，新生神经元的增加导致海马皮层体积增加，同时由于新生神经元的增加，加强了海马的功能－即记忆功能。

　　我们不得不说，人体是一个非常精密和神奇的机体，海马皮层内神经干细胞的存在使得我们的大脑保留了一部分产生新的神经元的能力，进而能够增强我们的记忆能力。因此，我们常说学无止境，脑子越用越灵活，这就是大脑内海马皮层神经元新生的功劳，我们的大脑接收正向刺激越多，产生的新生神经元则越多，学习记忆能力则越强。我们应该注意到一个现象，动脑越多的人似乎越不容易得老年痴呆。身体运动能够通过刺激大脑产生一种脑源性神经营养因子（Brain Derived Neurotrophic Factor， BDNF），像肥植物的生长依赖于肥料一样，海马的神经干细胞也依赖于BDNF的分泌。这种化学物质特异性作用于海马的神经干细胞，刺激其再生，产生新的神经元，从而增加海马皮层体积，达到增强学习记忆能力的作用。除了作用于海马皮层内的神经干细胞，BDNF对于成熟神经元同样有作用。神经元与神经元间通过轴突-树突的方式相互接触，从而形成一个个突触连接，这些突触连接是神经信号传导的基本单元。BDNF能够增强神经元间突触连接的强度和复杂度，从而增强整个大脑的神经网络强度，增强大脑的各项功能。因此，BDNF也被称为“神经肥料”。

　　此外，运动还能够直接促进大脑合成和释放5-羟色胺、多巴胺和内啡肽，这些化学物质是机体产生“欣快感”的来源。其中，内啡肽被称为“快乐激素”，我们常常感觉运动后会出现一种十分愉悦及满足的精神状态，这是由于有氧运动耗尽了肌糖原，使脑内分泌了内啡肽带来的欣快感。内啡肽有利于愉悦情绪的产生、注意力的集中、甚至具有镇痛作用。因此，人们常说运动，尤其是有氧运动能够很好的缓解精神压力，改善睡眠，并且有助于缓解焦虑抑郁等负性情绪，运动诱发的“快乐激素”释放增加，即是这种现象的神经生物学机制。

　　从前文中，我们得知躯体运动能够刺激大脑分泌神经营养因子增加神经元新生，分泌“快乐激素”使人产生快乐情绪。那么躯体活动如何影响大脑的神经内分泌能力呢？实际上，肌肉不仅仅是一种运动器官，也是一种内分泌器官。在我们运动的过程中，肌肉的收缩和舒张产生的机械张力，能够刺激其自身分泌多种化学物质，即肌细胞因子（myokines）。这些由外周骨骼肌活动分泌的肌细胞因子与大脑认知功能间的潜在关系，已经在多种遗传病和动物模型中得到验证。例如，上世纪50年代开始（1950）Scheinfeld教授已经发现患有杜兴氏肌肉萎缩症的孩子智力发育比正常儿童迟缓，认知和学习记忆能力显著降低。我们知道肌肉萎缩症是一种肌肉营养不良性疾病，患儿全身肌肉会出现萎缩和收缩乏力，而这些患儿的认知损伤症状提示我们肌肉的正常收缩和躯体活动，可能直接影响大脑认知功能。随后，研究者们发现肌肉会分泌多种肌细胞因子，这些化学物质分泌至血液中，通过血液循环作用于几乎所有器官和组织当中，其中也包括大脑。这些肌细胞因子进入大脑后刺激大脑产生神经营养因子BDNF及其他“快乐激素”等物质，从而达到增强大脑认知功能的作用。

　　综上所述，躯体运动通过刺激肌肉分泌肌细胞因子，随血液到达大脑，使大脑分泌神经营养因子和内啡肽等，增强大脑功能，提高认知和学习记忆能力。日常生活中，我们可以通过坚持运动来增强记忆和认知能力，然而要遵循以下原则：即因地制宜、量力而行、循序渐进。这样才能在不损害身体健康的前提下，达到促进脑健康的目标。（首都医科大学附属北京天坛医院，国家神经系统疾病临床医学研究中心，贾梦）