得益于互聯(lián)網(wǎng)及社會(huì )服務(wù)的進(jìn)步,當前中國人足不出戶(hù)即可享受到各種各樣的服務(wù),例如外賣(mài)、水果、蔬菜、各種生活用品等均能夠通過(guò)手機APP購買(mǎi)并直接送貨上門(mén)。同時(shí),上門(mén)保潔、上門(mén)洗車(chē)、甚至是上門(mén)做飯、上門(mén)美甲等服務(wù)的極大發(fā)展在方便大家生活的同時(shí),使得中國人的身體活動(dòng)量日益降低。研究發(fā)現,久坐是多種認知相關(guān)腦疾病的危險因素之一,例如老年癡呆、中風(fēng)、藥物依賴(lài)等。相反的,堅持運動(dòng)半年后,記憶能力顯著(zhù)增強。那么,軀體運動(dòng)如何影響腦功能呢?
首先,我們來(lái)認識一個(gè)大腦內與記憶關(guān)系最密切的結構-海馬。這里所說(shuō)的海馬,并不是海洋生物海馬,而是存在于所有哺乳動(dòng)物大腦內的一個(gè)特殊結構,因其形狀類(lèi)似海馬,因此這個(gè)大腦結構就叫做海馬皮層(hippocampal cortex)。對于大腦的研究經(jīng)歷了一個(gè)從整體到局部的過(guò)程,從上世紀90年代開(kāi)始,科學(xué)家們逐漸開(kāi)始探索大腦的不同結構與其功能的關(guān)系。例如,聽(tīng)皮層負責管理聽(tīng)覺(jué)相關(guān)的功能,視皮層負責管理視覺(jué)相關(guān)的功能,運動(dòng)皮層負責支配肢體做出各種動(dòng)作,等等等等。其中,海馬皮層即為負責管理記憶功能的大腦結構,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構就是海馬皮層,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。
一項針對老年人海馬體積的影像學(xué)研究發(fā)現,每周至少運動(dòng)3天,連續堅持3個(gè)月至1年的老年人,海馬皮層的體積明顯大于不運動(dòng)的老年人,并且這些堅持運動(dòng)的老年人認知和記憶評分也遠遠高于不運動(dòng)的老年人。那么,運動(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對象,在小鼠的飼養籠內放置一個(gè)運動(dòng)轉輪,小鼠可以在轉輪內自由奔跑(類(lèi)似寵物倉鼠別墅內的滾輪玩具),一個(gè)月后,運動(dòng)的小鼠海馬皮層內新生神經(jīng)元明顯增加,學(xué)習記憶水平也明顯提高。以往傳統理論認為,大腦是不可再生器官,神經(jīng)元是組成大腦各個(gè)結構的基礎單元,神經(jīng)元只會(huì )逐漸死亡,而不會(huì )再生。然而上世紀90年代,科學(xué)家們發(fā)現成年哺乳動(dòng)物大腦內依然存在神經(jīng)干細胞,這些神經(jīng)干細胞受到某些刺激后可以產(chǎn)生新的神經(jīng)元,而神經(jīng)干細胞大多存在于海馬皮層內,因此整個(gè)大腦內只有海馬皮層的神經(jīng)元能夠再生,而運動(dòng)則特異性地激活了海馬皮層內的神經(jīng)干細胞,新生神經(jīng)元的增加導致海馬皮層體積增加,同時(shí)由于新生神經(jīng)元的增加,加強了海馬的功能-即記憶功能。
我們不得不說(shuō),人體是一個(gè)非常精密和神奇的機體,海馬皮層內神經(jīng)干細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)而能夠增強我們的記憶能力。因此,我們常說(shuō)學(xué)無(wú)止境,腦子越用越靈活,這就是大腦內海馬皮層神經(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)元則越多,學(xué)習記憶能力則越強。我們應該注意到一個(gè)現象,動(dòng)腦越多的人似乎越不容易得老年癡呆。身體運動(dòng)能夠通過(guò)刺激大腦產(chǎn)生一種腦源性神經(jīng)營(yíng)養因子(Brain Derived Neurotrophic Factor, BDNF),像肥植物的生長(cháng)依賴(lài)于肥料一樣,海馬的神經(jīng)干細胞也依賴(lài)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,達到增強學(xué)習記憶能力的作用。除了作用于海馬皮層內的神經(jīng)干細胞,BDNF對于成熟神經(jīng)元同樣有作用。神經(jīng)元與神經(jīng)元間通過(guò)軸突-樹(shù)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)信號傳導的基本單元。BDNF能夠增強神經(jīng)元間突觸連接的強度和復雜度,從而增強整個(gè)大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )強度,增強大腦的各項功能。因此,BDNF也被稱(chēng)為“神經(jīng)肥料”。
此外,運動(dòng)還能夠直接促進(jìn)大腦合成和釋放5-羥色胺、多巴胺和內啡肽,這些化學(xué)物質(zhì)是機體產(chǎn)生“欣快感”的來(lái)源。其中,內啡肽被稱(chēng)為“快樂(lè )激素”,我們常常感覺(jué)運動(dòng)后會(huì )出現一種十分愉悅及滿(mǎn)足的精神狀態(tài),這是由于有氧運動(dòng)耗盡了肌糖原,使腦內分泌了內啡肽帶來(lái)的欣快感。內啡肽有利于愉悅情緒的產(chǎn)生、注意力的集中、甚至具有鎮痛作用。因此,人們常說(shuō)運動(dòng),尤其是有氧運動(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性情緒,運動(dòng)誘發(fā)的“快樂(lè )激素”釋放增加,即是這種現象的神經(jīng)生物學(xué)機制。
從前文中,我們得知軀體運動(dòng)能夠刺激大腦分泌神經(jīng)營(yíng)養因子增加神經(jīng)元新生,分泌“快樂(lè )激素”使人產(chǎn)生快樂(lè )情緒。那么軀體活動(dòng)如何影響大腦的神經(jīng)內分泌能力呢?實(shí)際上,肌肉不僅僅是一種運動(dòng)器官,也是一種內分泌器官。在我們運動(dòng)的過(guò)程中,肌肉的收縮和舒張產(chǎn)生的機械張力,能夠刺激其自身分泌多種化學(xué)物質(zhì),即肌細胞因子(myokines)。這些由外周骨骼肌活動(dòng)分泌的肌細胞因子與大腦認知功能間的潛在關(guān)系,已經(jīng)在多種遺傳病和動(dòng)物模型中得到驗證。例如,上世紀50年代開(kāi)始(1950)Scheinfeld教授已經(jīng)發(fā)現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,認知和學(xué)習記憶能力顯著(zhù)降低。我們知道肌肉萎縮癥是一種肌肉營(yíng)養不良性疾病,患兒全身肌肉會(huì )出現萎縮和收縮乏力,而這些患兒的認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知功能。隨后,研究者們發(fā)現肌肉會(huì )分泌多種肌細胞因子,這些化學(xué)物質(zhì)分泌至血液中,通過(guò)血液循環(huán)作用于幾乎所有器官和組織當中,其中也包括大腦。這些肌細胞因子進(jìn)入大腦后刺激大腦產(chǎn)生神經(jīng)營(yíng)養因子BDNF及其他“快樂(lè )激素”等物質(zhì),從而達到增強大腦認知功能的作用。
綜上所述,軀體運動(dòng)通過(guò)刺激肌肉分泌肌細胞因子,隨血液到達大腦,使大腦分泌神經(jīng)營(yíng)養因子和內啡肽等,增強大腦功能,提高認知和學(xué)習記憶能力。日常生活中,我們可以通過(guò)堅持運動(dòng)來(lái)增強記憶和認知能力,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,達到促進(jìn)腦健康的目標。(首都醫科大學(xué)附屬北京天壇醫院,國家神經(jīng)系統疾病臨床醫學(xué)研究中心,賈夢(mèng))