【原】真的這么簡單-4: 鍛煉可以保護和完善大腦

人類的大腦是最發達的，從神經突觸的網絡交織和神經元的發達程度來講，它可以說是最完美的。人腦有1300克重，而與我們700萬年前是兄弟的大猩猩，或者再遠一點的猿，它們的大腦只有300克。所以，在靈長類動物中，人類的大腦是最發達的。我們有最復雜的思維和認知能力，我們還有感情。我們大腦有強大的可塑性，也就是它可以去改變，或者去修復、去完善自己的功能。

但是我們的大腦又是最脆弱的，它對外部環境、以及對機體的衰老非常敏感。在衰老的過程中，大腦的功能會降低。同時，當大腦缺血的時候，它很容易造成神經元不可逆的損害，所以它非常脆弱。此外，大腦和機體一樣，會隨著我們生命周期的不斷前進，而不斷衰老，表現為神經元的減少、修復能力的降低，記憶力、判斷力、學習能力的降低。

大腦和機體一樣，可以通過某些方法，現在最可靠的就是通過鍛煉，來延緩衰老，激活重塑能力，提高大腦功能。下面就跟大家來一起分享，我們怎樣防止大腦的損傷或者衰老，怎樣重塑/完善大腦的功能？

（△ 跑滾輪的大鼠）

如果放幾個滾輪在野地里，野老鼠也會上來跑幾圈。如果在一個籠子里放上滾輪，在滾輪里跑的大鼠，和旁邊不放滾輪、不運動的大鼠，它們辨別盲道的能力、記憶學習的能力都有顯著差別，經常去跑滾輪、去鍛煉的大鼠更聰明。

大腦的結構通過鍛煉是可以改善的，大腦的發達程度是可以改善的。神經介質，也就是釋放出的化學信號或者電信號，也是可以增強、可以改善的。還有，神經元里的線粒體，它是小發動機，它也可以隨著鍛煉量和強度的增加而增加，像肌肉里的線粒體一樣。再有就是供應大腦的血管，它們也會更發達。這些都有非常好的科學證據，特別是影像學證據和化學檢測的證據提示了以上這幾點。

在人類，如果每周跑三天，堅持三個月，就可以看到那些走向衰老的老年人的海馬回，也就是掌握著記憶、判斷以及學習能力，甚至情感能力的一個關鍵結構，它的萎縮被停止、或者逆轉了，甚至是長出了新的神經元。所以，跑步可以激活神經元的再生，可以通過鍛煉讓新的神經元增加2倍~3倍，而且加速神經元的成熟，同時讓神經元突觸所形成的網絡更加豐富，這些突觸的完善對我們來講非常重要。

我們的神經元數目在800億到1000億，實際上使用得非常少。但是，在幾個關鍵大腦結構的部位，如果出現了衰老、萎縮、神經元的丟失，會造成我們一系列的疾病。

（圖1：大鼠大腦的組織切片，綠色代表神經元）

圖1中，對照組是不鍛煉的，給它信號后，它神經元的激活現象是比較松散的。而旁邊一組是跑步的，新生的神經元以及活躍的神經元顯然比旁邊的對照組要強大得多，各種刺激下它反射的狀態，是有明顯差異的。

大腦的神經是可以重塑的，效果就是改善記憶力，提高我們對信息的區別力以及我們的判斷力——信息是真是假，有用無用？并提高我們對信息的區分力——這個信息是關于健康的，這個信息是關于金融、關于工作的，我們可以很好地區分開，不交織在一起。我們對時間/空間的判斷力也是增強的——比如認路，對時間的掌控，都是大腦神經元決定的。而鍛煉可以增強我們的這些能力。還有我們對信息數字的處理能力——我們對數字的處理能力是可以通過鍛煉加強的，這就讓我們變得更聰明。

同時，鍛煉還可以讓我們更快樂，讓我們的情緒改善。首先，鍛煉可以降低焦慮和抑郁。在中間涉及到兩種非常重要的物質，一個是谷氨酸，一個是氨基丁酸，這兩種介質在鍛煉的時候都會增加。它們在我們循環系統里都有，但是在跑步的時候，大腦就上調了谷氨酸的受體，谷氨酸可以讓大腦興奮的信號傳導，讓我們興奮起來。另一種是氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA），跑步之后其受體在大腦中上調，它抑制信號的傳導。我們的大腦里有很好的協調系統，興奮的受體上調，讓我們可以興奮起來，不那么抑郁；抑制的受體上調，把焦慮感或者過于敏感的感覺壓住，減緩不必要信號的傳輸。這非常有意思，我們的機體非常神秘，單從外界人為加入這些因子，是沒有辦法達到如此協調的效果的。

同時，鍛煉還可以調節一系列的神經遞質，它會讓很多神經遞質出現上調或者下調。比如多巴胺，在我們跑步的時候，剛進入跑步的狀態，我們可能感覺到一種疲勞、不舒服，感覺到痛苦；慢慢跑起來以后，會感覺到痛苦減少了。為什么呢？內啡肽——內源性的嗎啡/內源性的鴉片，這種介質開始上調了，它讓我們減少痛苦。當你跑過10分鐘，相當于熱身以后，中樞神經系統就會釋放出更多的多巴胺，讓我們欣快。當你跑完步以后，這種欣快感還繼續延續，你的多巴胺可能在一天之內的分泌量都是增加的，讓你非常興奮。

還有血清素，或者是5-羥色胺（serotonin），這種介質也可以調節我們的愉快感，或者讓我們減少那些抑郁感、讓我們不去痛苦。

此外，還有去甲腎上腺素，以及內源性的大麻素。大麻可以讓我們產生鎮靜、欣快的感覺，抵抗痛苦。而我們大腦里就有這樣的介質，叫內源性大麻素，還有內啡肽。還有，鍛煉可以降低犬尿酸，而犬尿酸的增加會讓我們抑郁，所以犬尿酸降低了，抑郁會得到緩解。

（圖2）

鍛煉后，在大腦里發生了什么？圖2展示了鍛煉給大腦帶來的一系列事件。在大腦里，鍛煉后，神經元的再生增加。還有，鍛煉可以讓神經元快速成熟。也就是鍛煉可以刺激干細胞，讓我們再生更多新的神經元，而神經元出現以后，又讓它成熟。成熟的表現就是神經元的突觸發展成熟，形成網絡。鍛煉可以讓海馬回、腦灰質、額葉、顳葉增大，也就是神經元更多了，其中，海馬回是掌握我們認知、學習能力、記憶能力的主要部位。鍛煉的時候會分泌幾種物質，比如腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）上升，讓神經元再生增加；成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，FGF）；同時，也刺激一系列的輔助細胞，包括神經細胞、神經元細胞再生；還有血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），讓血管更發達，更好地營養大腦的神經。如果我們靜止不動，血管就會像冬天的樹枝一樣枯萎掉。而如果鍛煉，血管網絡是更豐富的。

鍛煉還有一個作用，就是讓周邊的組織支持大腦，去保護它、去完善它。第一個就是肌肉，在我們鍛煉的時候，肌肉因子（myokines）分泌增加，比如組織蛋白酶分泌增加，它可以越過血腦屏障，進入大腦，增加大腦可塑性，也就是讓神經元可以再生，可以按照良好的結構排列，形成合理的突觸；還有鳶尾素（irisin），最早是在大鼠肌肉里發現的，鳶尾素可以通過血腦屏障進入到大腦，刺激大腦的星形膠質細胞、小膠質細胞，分泌腦源性神經營養因子（BDNF），而BDNF可以刺激神經元的生長，刺激突觸網絡的形成；還有白介素-6（IL-6），IL-6的提高可以形成一個淋巴因子的網絡系統，可以刺激我們減少炎癥，這是非常有意思的一個悖論——IL-6是一個炎癥因子，它怎么能減少炎癥呢？原來它可以刺激IL-10的分泌增加，從而壓制炎癥。如果你是一個自身免疫性疾病的患者，比如類風濕關節炎的患者，那么，通過鍛煉，你的炎癥水平是可以壓制下去的，就是這個道理——先是IL-6上升，之后IL-10上升，讓你的炎癥可以壓下去。

再看肝臟發生了什么？肝臟可以分泌β-羥基丁酸（β- Hydroxybutyrate，BHA），它是一種酮體，是糖代謝中間，三羧酸循環中間的一個副產物。β-羥基丁酸可以進入大腦，刺激BDNF的分泌，促進神經元再生。此外，還有胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor-1，IGF-1），它可以替代胰島素，參與糖代謝、能量代謝，但是它進入大腦后，可以刺激神經元的再生。

很多人說，既然胰島素樣生長因子可以刺激神經元再生，那我們打到體內不就完了嗎？但是令人非常吃驚的是，相關研究得出來的數據很不一致，而且有的是矛盾的，有的說可以增加神經元的增長，有的說可以起到反作用。這就是一個神秘的地方——我們的機體有非常好、非常完美的調節系統，體內胰島素樣生長因子的上調、增加，是可以完美實現神經再生的，而外源性的打入卻很難做到這一點。

在鍛煉的時候，會消耗脂肪，脂肪在供應我們能量的同時，還分泌了一系列的脂肪因子（adipokines），其中有一個因子就叫脂聯素（adiponectin）。脂聯素也可以通過血腦屏障，增加神經元的再生，同時可以調節情緒。還有，在我們運動的時候，脂肪組織在IL-6之后就分泌了IL-10，也就是肌肉分泌的IL-6，誘導了IL-10的分泌，而IL-10是非常好的抑制炎癥的一個因子。衰老過程和微炎癥有關，而IL-10是可以壓制微炎癥的。

所以，在運動之后，可以誘導一系列的神經修復和神經再生的機制。同時，當我們鍛煉的時候，肌肉、肝臟、脂肪都分泌出一系列因子促進神經元再生，起到保護和完善大腦的作用。

而且，現在有非常強的證據表明，鍛煉是可以改善這幾種疾病的：

·老年癡呆（Alzheimer disease）

·焦慮（anxiety）

·自閉癥（autism）

·多發性硬化癥（multiple sclerosis）

·帕金森病（Parkinson disease）

·創傷后應激綜合征（post traumatic stress disorder，PTSD）

·失憶癥（dementia）

·抑郁（depression）

·癲癇（epilepsy）

·舞蹈癥（Huntington disease）：該病目前沒有治療方法，只有通過鍛煉。

·精神分裂（Schizophrenia）

·腦卒中（stroke）

·物質濫用（substance abuse）：煙草、酒精、安非他命、可卡因，通過鍛煉可以減少它們的依賴性，幫助戒毒。

·腦損傷（traumatic brain injury）

以上這一系列的神經系統疾病都是可以通過鍛煉來緩解的。

鍛煉可以保護、完善我們的大腦，但是背后有很復雜的機理，科學家們還在不斷地揭示背后的機理。我們在學習這些知識后，都會恍然大悟地感嘆：原來如此！我們完全可以阻止大腦的衰老，讓它和機體的衰老一樣，可以延緩。

我們的機體非常神奇——它協同和協調的機制極其完美。科學家可以把體內的關鍵因子和分子因素都找到，我們常常認為外源性的給機體一些因子，比如吃啥補啥，少什么就補什么，可以帶來效果。但是，大部分的研究都讓我們失望了，達不到預想的效果。比如，剛才講的IL-6，外源性的IL-6打進人體，就立刻引發炎癥風暴。但是，通過鍛煉肌肉產生的IL-6，它對我們整個內環境的穩定，包括誘導出抑炎因子IL-10的產生，減少微炎癥，這樣的作用就非常明顯，同時還有一定程度的直接或間接保護神經元的作用。再比如，胰島素樣生長因子，外源性的打進去達不到應有的效果，但是鍛煉產生的胰島素樣生長因子的上升，就可以刺激新神經元的產生和成熟。所以，我們通過鍛煉產生的這些內源性的一系列因子，通過機體的內部協同和調節，恰到好處地讓我們的機體，特別是大腦受益。

所以，生命在于運動是有道理的。希望大家通過運動，實現精神的健康和軀體的健康。

參考文獻：Cold Spring Harb Perspect Med 2018;8:a029736