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运动使你更聪明

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四肢发达,头脑简单的说法或许是错误的。最新研究认为,跑步、骑车等有氧的肌肉锻炼,可以促进脑部发育,改善记忆与学习功能。我们耳熟能详的“德智体全面发展”又多了一条科学佐证,体育与智育还是相辅相成的。

把嘲笑“肌肉男”的陈词滥调暂且放一边吧。美国国家老龄化研究所神经科学实验室最近在研究一项课题:运动引发的肌肉变化,是否最终能影响并改善大脑的思考能力?

据美国媒体披露,此项研究的动物实验和人体实验已初步证实,通过几周的运动训练,动物和人在认知测试中会有更好的表现。而过去也已经有许多实验表明,一段时期的跑步或其他耐力训练,可以增加大脑中的神经细胞数量,促进脑部记忆和学习功能。

这个过程是脑部自发的,还是身体中其他部位激发的?这个现象背后的原因相对神秘,一直未解。

“爱运动”的老鼠变聪明了

一直以来,科学家对外部刺激激发脑部活动改变的可能性很感兴趣——尤其是“通过肌肉锻炼激发脑部活动”这种说法。“我们很好奇,是不是诱因激活了脑中的某些部分,并促进认知功能改善。”美国国家老龄化研究所研究员、该项研究的负责人亨利特·冯·佩雷格说。

通过运动改善肌肉状况,这点显而易见。在运动过程中,肌肉细胞会排空各类物质,并最终变成更大块、更强壮的肌肉。亨利特·冯·佩雷格博士说,被排出的物质可能进入血液系统,进而进入脑部。

问题是,运动是一个非常复杂的生理刺激过程,人们很难隔离提取出肌肉细胞中到底有哪些物质被牵涉其中,它们又带来了哪些影响。据此,冯?佩雷格博士和同事们决定反其道而行,他们希望通过研究“假的”运动,即借助特殊药片模拟运动后的生理变化。多年前,这些药片被美国圣地亚哥的索尔克研究所使用过多次,被证实可以在固着动物(通俗地说,就是不爱运动的动物)身上营造出运动后才能获得的肌肉变化。换言之,即便实验鼠没运动,服药后,从生理表现上看,它们已经运动过了。

科学家选择的一种名为“Aicar”的药品,它能增加肌肉中AMPK的产出,AMPK是一种能影响能量代谢的酶。定期的耐力锻炼,比如跑步或骑行,能提高肌肉中这种酶的含量。在索尔克研究所的实验中,Aicar能使没经过任何训练的实验鼠在平板实验中比那些没有服用此药的老鼠多跑44%。

第二种化学药品名为“GW1516”,这是一种胆固醇类药物,它也能促进肌肉细胞发生耐力运动之后才有的生化改变。不过,在索尔克研究所的实验中,它的效力需基于动物本身能奔跑起来,而后才能“放大”这种耐力训练的效果;换言之,比起没受药的老鼠,受药鼠在自我奔跑的基础上通过药效可以跑得更远;而对保持不动的动物来说,这个药很难引发肌肉的生化改变。

科学家希望在未经训练的实验鼠身上使用这些药品,查明肌肉改变是否激发了脑部的某些变化。

如同之前的表现,肌肉确实影响了意识。在使用任一种药物一周后(并且没有做任何运动),受药鼠相比在笼子里一动不动的对照鼠,在记忆和学习测试中明显表现更好。其中,服用Aicar的实验鼠效果尤为显著。

根据发表的实验结论,相比对照组,受药组老鼠脑中控制记忆与学习功能的那块区域里,有更多新生的神经细胞。

有氧运动有助改善脑功能

这两种药“不会过多介入血-脑屏障”,冯?佩雷格博士认为,研究人员在实验鼠身上看到的变化就是肌肉中的运动型反应,而不是大脑对药物的反应。她进而提出,这个发现传递的信息是运动后带来的“认知改善”可能带来整个人体的改变,而不仅限于脑部。

目前实验现象背后的具体机制与原因尚不明确,冯?佩雷格博士推测运动中产生的酶AMPK进入了血液系统并流入脑部,并在那里释放了一系列新反应。

研究人员认为,这个实验提示,如果希望通过运动影响并改善脑部功能,那么运动最好是有氧运动。“你可能需要提高血流量,而这往往是在耐力训练中才会出现。”此外,动物实验表明,酶AMPK主要是在跑步后大量产生的。当然,对研究者而言,研究“举重”是否会带来同样的影响有难度——让老鼠练习举重比练习跑步难多了,据此,研究者也承认,跑步之外的其他类型运动也可能提高酶AMPK的产量,改善认知功能。

另外,值得注意的是,当科学家给老鼠多注射Aicar一周后,它们的脑部停止了对药物的反应。事实上,与对照组相比,它们开始丧失原本扩张的学习能力。科学家认为,这一发现暗示在模拟由运动引发的肌肉变化中,药品是一个不完善甚至有潜在危害的手段。换言之,运动才是改善脑部功能真正安全的好方法。

运动诱发大脑“营养液”产生

实际上,关于“运动让人更聪明”的研究,一直是学术界令人着迷的话题。此前,已经有不少科学家从事过相关研究,并有一些发现。

爱尔兰的科学家曾要求一组久坐的男大学生在剧烈运动后参加记忆测试。首先,这些男生快速观看一连串陌生的脸部相片和他们的名字。休息后,电脑屏上会再次播放图片,测试者要回忆他们的名字。

之后,一半男生去骑固定的自行车,骑车的速度会越来越快,直到他们疲倦为止;另一半学生安静地坐30分钟。然后两组都参加大脑灵敏度测试。结果参加运动的志愿者的记忆测试成绩,比他们第一次测试成绩好很多;而另一组测试者的成绩,没有什么进步。

根据实验提取的血液样本,科研人员对志愿者记忆力增强曾提出过生物学方面的解释。剧烈运动之后的片刻,骑车志愿者血液中一种称为脑神经营养因子(简称BDNF)的蛋白质水平相当高,而这种蛋白质可以增强神经细胞的健康。只是静坐的志愿者的BDNF水平没有类似变化。

有段时间,科学研究者认为BDNF可以解释“运动改善心理功能”。然而,大脑的哪部分受到影响,这些影响又如何影响思维,这些问题没有完全被搞明白。爱尔兰的研究显示,因运动产生的BDNF增加或对改善记忆有特别的效果。

有意思的是,这一理论在动物实验中也得到证实。根据美国加州大学洛杉矶分校脑损伤研究中心的一项动物研究结果,如果允许成年老鼠一周内随意跑动,它们大脑记忆中心的BDNF分子会比静坐的老鼠多很多,而且它们还会产生新的大量的前驱物分子,据推测这些前驱物分子会演变成具有完整功能的BDNF分子。

如同冯?佩雷格博士认为运动带来的“认知改善”可能影响整个人体,而不仅限于脑部,其他研究者也认为BDNF带来的影响也是多方面的。

尽管现在具体影响与机制没有被完完全全弄清楚,但专家认为,“现在和以往的科学证据已经越来越明确,运动不仅对肌肉有好处,对健康有好处,还对你的大脑有好处。”

Tips:那些能提升智力的运动

健走:作为一项简单而有效的心肺练习,健走比普通的行走更有效果,可促进大脑的学习能力、注意力和抽象推理能力。

瑜伽:美国加州大学洛杉矶分校的研究人员曾在研究中发现,不同的瑜伽动作有不同的效果,而身体向后弯曲是改善脑力的最佳姿势。

舞蹈:学舞过程中,要记住舞步,得靠左脑的组织和理解力;要跟上节拍,跳出韵味和美感,得靠右脑对于肢体的协调和想象力。因此,多跳舞有助于锻炼左右脑。

骑车:骑车让你既要注意周遭环境,也要平衡手脚,这能促进血液循环,让大脑摄入更多氧气,所以,每次骑车后,你会感觉头脑清楚,思维清晰。

乒乓球:乒乓球运动要求大脑快速紧张地思考,促进大脑的血液循环,供给大脑充分的能量,具有很好的健脑作用。

游泳:游泳被认为能促进脑细胞发育。水对外周血管的按摩和刺激能够提高神经系统对外界的反应能力,促进右脑的开发和使用。

滑雪:滑行时,眼、手、腿、脚的密切配合能最大程度地训练反应速度,尤其是高山滑雪,能制造强烈的成功感,提高个体应对挑战的自信心。