杜可心
（成都体育学院；四川成都610041）
摘要:认知功能障碍是一类常见的增龄性神经退行性改变或下降，涉及多个脑区。研究发现，长期加剧的认知障碍会影响记忆和执行功能。随着我国人口老龄化的加剧, 轻度认知障碍和痴呆患病率不断增高, 已成为亟待解决的公共卫生问题。已经有研究表明规律性的运动能够延缓和改善人的身体机能和大脑神经性退行疾病的发生，临床研究显示运动能提高空间学习、模式分离、执行功能、工作记忆和处理速度等，且在对动物和人类的机制研究中发现，运动能增加大脑海马体积[1]。近年来, 国外对影响认知功能的研究不断深入, 指出运动干预对认知障碍患者具有积极的临床意义, 而国内有关方面研究较少。本文综述了运动与认知功能之间的影响因素，旨在为今后研究最佳化增强认知功能的运动方案提供理论依据，从而促进脑部健康。
关键词：运动；认知功能；大脑；神经
1 运动与大脑神经递质
大脑中传递信息的物质即神经递质。有研究发现，运动能影响中枢多巴胺能、去甲肾上腺素能和5-羟色胺能系统，这些系统如果发生改变将会引起身体紊乱。因此，通过运动激活这些系统有可能修复大脑功能。Gannaki[2]对比六个月低剂量的多巴胺药物和六个月运动训练干预后发现两者对Ekbom综合征患者均疗效明显。Melancon[3]经过16周有氧运动研究发现，大脑可获得的血浆色氨酸升高。这些数据说明运动可以增加神经递质的水平，并表明在运动中可以使大脑功能恢复正常。
2 运动与神经营养因子
大脑海马区神经营养因子在运动调节神经系统变化中具有重要作用。神经营养因子作为神经形成的重要调节激素，具有增强神经元突触可塑性的作用。神经营养因子的减少或异常，将会导致神经突触可塑性能力减弱，学习、记忆、执行功能减退[4]。认知过程研究的生理学发现，BDNF（脑源性神经营养因子）是参与学习和记忆的关键分子。BDNF的表达可以显著促进神经细胞的存活、分化、转移和成熟，调控神经加工的过程，在BDNF敲除的大鼠中，颗粒下层的神经细胞显著减少，增殖中的神经细胞呈现出死亡的状态，认知能力严重下降[5]。环磷腺苷效应元件结合蛋白（cAMP-response element blinding protein，CREB）是近期研究较多的调节BDNF一类转录因子，是大脑学习记忆，尤其是长时程记忆过程中的重要分子，诱导CREB活化能显著增强长期记忆[6]。磷酸化的CREB（p-CREB）可以与 DNA 分子上靶基因附近的cAMP反应元件(cAMP response element，CRE)结合，从而调节基因的转录，合成与学习记忆相关的蛋白。在神经系统中，CREB作为细胞内多种信号通路的一个重要组成部分，其下游效应包括影响神经元的存活与生长、突触的可塑性和长期记忆的形成 。实验证实，CREB活性的降低可抑制长时程记忆的形成，其数量的增加或活性的增强可促进长时程记忆的形成。Aguiar[7]等研究发现有氧运动和耐力运动可以增加BDNF mRNA的水平和MAPK，调控CREB的表达，使更多的甲肾上腺需输入到神经元，进而达到运动改善认知的作用。
3 运动与外周调节系统
除了中枢因素在运动对脑部功能影响的认识中起主导作用外，外周影响也是非常重要的因素。运动对脑功能影响的外周控制包括雌激素、皮质激素和IGF-1[8]。这些激素通过调控BDNF进而调节神经系统，这是运动影响大脑功能的重要机制之一。其中研究较多的是雌激素对身体的影响机制。已有的研究表明，通过雌激素调节体力活动对BDNF表达的影响可能有多种机制。雌激素对BDNF基因的表达既有直接的分子作用，也有通过运动间接刺激作用。雌激素对大脑的某些有益作用可以通过调节BDNF基因的表达来介导，目的是增加这种营养因子的利用率[9]。已有研究证明，女性体内雌激素的存在是通过运动调节BDNF的必要条件。在大鼠雌激素被去除两个月后，结果显示运动并没有增加大鼠海马BDNF mRNA的水平。然而，当体力活动与雌激素替代相结合时，与单独的雌激素替代相比，BDNF的水平显着增加[10]。因此可以得出，女性体内雌激素的存在可能是通过运动调节BDNF所必需的一个因素且运动水平取决于雌激素水平。在没有雌激素的情况下，女性活动较少，此时雌激素就起到了替代恢复正常水平的运动的作用。
4 运动与神经细胞线粒体功能
大脑认知功能障碍导致的衰老与神经细胞中线粒体密不可分，纵观最近多年来的研究，对于细胞衰老的机制研究主要有以下几个主要的学说：氧化自由基学说、DNA损伤学说和端粒学说等。线粒体是生物细胞内的“能量工厂”，线粒体的质量、数量、活性与细胞的衰老息息相关。但是线粒体也是活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生的主要场所，若线粒体对ROS的代谢产生紊乱，势必造成ROS在细胞内堆积，引发细胞内脂质、蛋白质、DNA等损伤，最后通过一系列影响造成线粒体功能丧失、细胞凋亡。同样，线粒体也拥有自身的一套调控机制，如：分裂、融合、自噬、凋亡等途径来调控细胞内线粒体的活性和数量，从而维持细胞内线粒体的正常能量供应[11]。
众多实验表明，实验小鼠随着年龄增长，脑组织中线粒体的功能降低，ROS生成量增加，线粒体自噬能力下降，推测是由于小鼠大脑中线粒体的自噬能力减弱，导致异常的线粒体无法被降解而在体内堆积，从而引起老龄化的小鼠的脑神经细胞的功能发生异常[12]。并且有实验证明，耐力性运动可以有效增强老年小鼠线粒体的功能。适当的运动强度和适当的运动时间，可以对小鼠产生良好的作用，包括脑、骨骼肌、心脏、骨骼。将自噬水平保持在正常的生理范围内，减少细胞凋亡，加强线粒体的修复和自噬，从而延缓了身体机能和大脑神经功能的衰老，达到预防和治疗老年相关退行性疾病的作用[13]。
5 结语与展望
运动对大脑认知功能具有促进作用已经有证据证明，并且也被公众认可。但是对于何种运动强度和运动持续时间可以最有效地促进大脑认知功能目前尚不清楚。在今后的科学研究中，应该基于运动对大脑改善的作用机制，找到促进大脑认知功能的最佳运动强度、持续时间和间歇时间等，进而为运动训练促进大脑认知功能提供理论指导。
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