運(yùn)動(dòng)與腦健康

　　得益于互聯(lián)網(wǎng)及社會(huì)服務(wù)的進(jìn)步，當(dāng)前中國(guó)人足不出戶即可享受到各種各樣的服務(wù)，例如外賣、水果、蔬菜、各種生活用品等均能夠通過手機(jī)APP購買并直接送貨上門。同時(shí)，上門保潔、上門洗車、甚至是上門做飯、上門美甲等服務(wù)的極大發(fā)展在方便大家生活的同時(shí)，使得中國(guó)人的身體活動(dòng)量日益降低。研究發(fā)現(xiàn)，久坐是多種認(rèn)知相關(guān)腦疾病的危險(xiǎn)因素之一，例如老年癡呆、中風(fēng)、藥物依賴等。相反的，堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)半年后，記憶能力顯著增強(qiáng)。那么，軀體運(yùn)動(dòng)如何影響腦功能呢？

　　首先，我們來認(rèn)識(shí)一個(gè)大腦內(nèi)與記憶關(guān)系最密切的結(jié)構(gòu)－海馬。這里所說的海馬，并不是海洋生物海馬，而是存在于所有哺乳動(dòng)物大腦內(nèi)的一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)，因其形狀類似海馬，因此這個(gè)大腦結(jié)構(gòu)就叫做海馬皮層（hippocampal cortex）。對(duì)于大腦的研究經(jīng)歷了一個(gè)從整體到局部的過程，從上世紀(jì)90年代開始，科學(xué)家們逐漸開始探索大腦的不同結(jié)構(gòu)與其功能的關(guān)系。例如，聽皮層負(fù)責(zé)管理聽覺相關(guān)的功能，視皮層負(fù)責(zé)管理視覺相關(guān)的功能，運(yùn)動(dòng)皮層負(fù)責(zé)支配肢體做出各種動(dòng)作，等等等等。其中，海馬皮層即為負(fù)責(zé)管理記憶功能的大腦結(jié)構(gòu)，我們也可以叫它記憶中樞。我們都知道老年人，尤其是老年癡呆患者大腦體積縮小，而其中體積縮小最明顯的腦結(jié)構(gòu)就是海馬皮層，這也與老年人的記憶力下降息息相關(guān)。因此，大腦內(nèi)海馬皮層的體積越大，則記憶水平越好，反之則記憶越差。

　　一項(xiàng)針對(duì)老年人海馬體積的影像學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，每周至少運(yùn)動(dòng)3天，連續(xù)堅(jiān)持3個(gè)月至1年的老年人，海馬皮層的體積明顯大于不運(yùn)動(dòng)的老年人，并且這些堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)的老年人認(rèn)知和記憶評(píng)分也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不運(yùn)動(dòng)的老年人。那么，運(yùn)動(dòng)是如何增加海馬皮層的體積并且提高記憶水平的呢？科學(xué)家們用小鼠作為試驗(yàn)對(duì)象，在小鼠的飼養(yǎng)籠內(nèi)放置一個(gè)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，小鼠可以在轉(zhuǎn)輪內(nèi)自由奔跑（類似寵物倉鼠別墅內(nèi)的滾輪玩具），一個(gè)月后，運(yùn)動(dòng)的小鼠海馬皮層內(nèi)新生神經(jīng)元明顯增加，學(xué)習(xí)記憶水平也明顯提高。以往傳統(tǒng)理論認(rèn)為，大腦是不可再生器官，神經(jīng)元是組成大腦各個(gè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)單元，神經(jīng)元只會(huì)逐漸死亡，而不會(huì)再生。然而上世紀(jì)90年代，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)成年哺乳動(dòng)物大腦內(nèi)依然存在神經(jīng)干細(xì)胞，這些神經(jīng)干細(xì)胞受到某些刺激后可以產(chǎn)生新的神經(jīng)元，而神經(jīng)干細(xì)胞大多存在于海馬皮層內(nèi)，因此整個(gè)大腦內(nèi)只有海馬皮層的神經(jīng)元能夠再生，而運(yùn)動(dòng)則特異性地激活了海馬皮層內(nèi)的神經(jīng)干細(xì)胞，新生神經(jīng)元的增加導(dǎo)致海馬皮層體積增加，同時(shí)由于新生神經(jīng)元的增加，加強(qiáng)了海馬的功能－即記憶功能。

　　我們不得不說，人體是一個(gè)非常精密和神奇的機(jī)體，海馬皮層內(nèi)神經(jīng)干細(xì)胞的存在使得我們的大腦保留了一部分產(chǎn)生新的神經(jīng)元的能力，進(jìn)而能夠增強(qiáng)我們的記憶能力。因此，我們常說學(xué)無止境，腦子越用越靈活，這就是大腦內(nèi)海馬皮層神經(jīng)元新生的功勞，我們的大腦接收正向刺激越多，產(chǎn)生的新生神經(jīng)元?jiǎng)t越多，學(xué)習(xí)記憶能力則越強(qiáng)。我們應(yīng)該注意到一個(gè)現(xiàn)象，動(dòng)腦越多的人似乎越不容易得老年癡呆。身體運(yùn)動(dòng)能夠通過刺激大腦產(chǎn)生一種腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Brain Derived Neurotrophic Factor， BDNF），像肥植物的生長(zhǎng)依賴于肥料一樣，海馬的神經(jīng)干細(xì)胞也依賴于BDNF的分泌。這種化學(xué)物質(zhì)特異性作用于海馬的神經(jīng)干細(xì)胞，刺激其再生，產(chǎn)生新的神經(jīng)元，從而增加海馬皮層體積，達(dá)到增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶能力的作用。除了作用于海馬皮層內(nèi)的神經(jīng)干細(xì)胞，BDNF對(duì)于成熟神經(jīng)元同樣有作用。神經(jīng)元與神經(jīng)元間通過軸突-樹突的方式相互接觸，從而形成一個(gè)個(gè)突觸連接，這些突觸連接是神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)的基本單元。BDNF能夠增強(qiáng)神經(jīng)元間突觸連接的強(qiáng)度和復(fù)雜度，從而增強(qiáng)整個(gè)大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度，增強(qiáng)大腦的各項(xiàng)功能。因此，BDNF也被稱為“神經(jīng)肥料”。

　　此外，運(yùn)動(dòng)還能夠直接促進(jìn)大腦合成和釋放5-羥色胺、多巴胺和內(nèi)啡肽，這些化學(xué)物質(zhì)是機(jī)體產(chǎn)生“欣快感”的來源。其中，內(nèi)啡肽被稱為“快樂激素”，我們常常感覺運(yùn)動(dòng)后會(huì)出現(xiàn)一種十分愉悅及滿足的精神狀態(tài)，這是由于有氧運(yùn)動(dòng)耗盡了肌糖原，使腦內(nèi)分泌了內(nèi)啡肽帶來的欣快感。內(nèi)啡肽有利于愉悅情緒的產(chǎn)生、注意力的集中、甚至具有鎮(zhèn)痛作用。因此，人們常說運(yùn)動(dòng)，尤其是有氧運(yùn)動(dòng)能夠很好的緩解精神壓力，改善睡眠，并且有助于緩解焦慮抑郁等負(fù)性情緒，運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的“快樂激素”釋放增加，即是這種現(xiàn)象的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。

　　從前文中，我們得知軀體運(yùn)動(dòng)能夠刺激大腦分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子增加神經(jīng)元新生，分泌“快樂激素”使人產(chǎn)生快樂情緒。那么軀體活動(dòng)如何影響大腦的神經(jīng)內(nèi)分泌能力呢？實(shí)際上，肌肉不僅僅是一種運(yùn)動(dòng)器官，也是一種內(nèi)分泌器官。在我們運(yùn)動(dòng)的過程中，肌肉的收縮和舒張產(chǎn)生的機(jī)械張力，能夠刺激其自身分泌多種化學(xué)物質(zhì)，即肌細(xì)胞因子（myokines）。這些由外周骨骼肌活動(dòng)分泌的肌細(xì)胞因子與大腦認(rèn)知功能間的潛在關(guān)系，已經(jīng)在多種遺傳病和動(dòng)物模型中得到驗(yàn)證。例如，上世紀(jì)50年代開始（1950）Scheinfeld教授已經(jīng)發(fā)現(xiàn)患有杜興氏肌肉萎縮癥的孩子智力發(fā)育比正常兒童遲緩，認(rèn)知和學(xué)習(xí)記憶能力顯著降低。我們知道肌肉萎縮癥是一種肌肉營(yíng)養(yǎng)不良性疾病，患兒全身肌肉會(huì)出現(xiàn)萎縮和收縮乏力，而這些患兒的認(rèn)知損傷癥狀提示我們肌肉的正常收縮和軀體活動(dòng)，可能直接影響大腦認(rèn)知功能。隨后，研究者們發(fā)現(xiàn)肌肉會(huì)分泌多種肌細(xì)胞因子，這些化學(xué)物質(zhì)分泌至血液中，通過血液循環(huán)作用于幾乎所有器官和組織當(dāng)中，其中也包括大腦。這些肌細(xì)胞因子進(jìn)入大腦后刺激大腦產(chǎn)生神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子BDNF及其他“快樂激素”等物質(zhì)，從而達(dá)到增強(qiáng)大腦認(rèn)知功能的作用。

　　綜上所述，軀體運(yùn)動(dòng)通過刺激肌肉分泌肌細(xì)胞因子，隨血液到達(dá)大腦，使大腦分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和內(nèi)啡肽等，增強(qiáng)大腦功能，提高認(rèn)知和學(xué)習(xí)記憶能力。日常生活中，我們可以通過堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)來增強(qiáng)記憶和認(rèn)知能力，然而要遵循以下原則：即因地制宜、量力而行、循序漸進(jìn)。這樣才能在不損害身體健康的前提下，達(dá)到促進(jìn)腦健康的目標(biāo)。（首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院，國(guó)家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，賈夢(mèng)）