如今科技時代，越來越多的人成為伏案工作的“辦公室一族”，久坐不動似乎成為多數人的日常姿態(tài)。久而久之，不僅腰酸背痛、“視物模糊”成為廣泛的“職業(yè)病”，連我們的大腦似乎都跟著面前的電腦CPU一樣，“轉速”變慢了。都說“寶劍鋒從磨礪出，運動才出健康魂”，運動一直與健康存在密不可分的關系，一顆靈活的大腦當然離不開運動。“沒時間”、“懶”往往成為大多數“低頭族們”拒絕運動的借口，但磨刀不誤砍柴工，各位同志們，動起來給大腦充飽電后才能使工作更高效。戳進來閱讀的各位，本文帶大家開始運動洗“腦”課程！
運動與大腦的淵源
遠古時期，我們的祖先用勤勞的雙手開創(chuàng)了人類文明的長河。在進化過程中，人類從最初的簡單的“謀生”運動，到鉆木取火等帶有思考成分的“智力”運動，文明開始遁形，并在“思維活動”的帶領下，人類的生存活動變得愈加高效和便捷，大腦也逐漸占據越來越大的“分量”（圖1）。
圖1 人腦大小進化圖（Gisselle Garcia, artist (brain images)）
（Mya = million years ago，百萬年前）
可以說，運動促進了大腦的開展，或是大腦的發(fā)育進一步完善了運動的節(jié)奏，兩者相輔相成、共同進化，也就是世界對運動和知識崇尚的緣由。運動和大腦功能也是如此，兩者平衡時更能實現“進化”的目標。但隨著近代工業(yè)革命的興起，在人類智慧的引領下，科技不斷進步，過去的體力工作逐漸被人工智能替代，年輕一代們越多越多地開始“伏案工作”，運動和大腦功能的平衡被打破，倦怠、疲勞、思維遲滯等癥狀也逐漸浮現，“懶”變成了一種惡性循環(huán)。
運動是大腦神奇的“補藥”
運動的益處相信大家都是信手拈來了，對于大腦而言更是十分重要（圖2）。
圖2 運動對大腦的益處
那么，運動是如何對大腦實現這些益處的呢？
2008年Plowman等曾介紹了三種主要的神經科學理論：
（1）與理性思維、社交、身體和智力表現相關的大腦區(qū)域在運動時會出現血管生成、血氧飽和度升高。
（2）運動可降低應激相關激素水平，并升高5-HT和去甲腎上腺素（NE）等加速信息處理速度的神經遞質水平（表1）。
表1 運動后腦內激素水平變化及其影響
（3） 運動可上調神經營養(yǎng)因子水平，包括腦源性神經營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）、胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）和血管內皮細胞生長因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF），促進血管形成、神經元存活和分化及突觸信號傳遞，從而增強認知和記憶功能等（見表2）。
表2 神經營養(yǎng)因子及其作用
在此基礎上，目前關于運動和大腦的研究越來越深入，但核心依舊離不開這些神經遞質及神經營養(yǎng)因子，下文將從幾個有趣的例子出發(fā)，介紹這些復雜的“神經機制”。
事實 or 謬論？
對于大腦和運動，大家似乎都存在一些似是而非的理解，哪些是事實，那些是緋聞？讓我們先來扒一扒。
【事實】腦功能退化時間依舊未知
既往研究認為，我們的智力和記憶力等認知功能在20歲左右達到巔峰，然后逐漸下降，但隨后發(fā)現這些功能會隨時間改變（更好或更差），意味著在不同年齡段我們對特定事物具有最佳適應能力。此外，目前肯定的結論包括：
信息處理能力在18-19歲左右達到巔峰
短期記憶在25左右達到巔峰，35歲左右下降
視覺短期記憶在30歲左右達到巔峰
對他人情緒感知力在40-50歲達到巔峰
70歲左右是詞匯量累積的巔峰
【事實】焦慮增加腦功能損傷
目前研究發(fā)現，焦慮癥患者癡呆患病風險增加48%，可能與焦慮狀態(tài)下皮質醇分泌損傷參與記憶和復雜思維的大腦功能區(qū)域有關。
【事實】運動鍛煉可增加大腦容積
運動可增加與記憶、任務管理、協調、計劃和抑制性活動相關的大腦結構區(qū)域面積，幫助提升大腦運轉效率。
【事實】長時間工作反而會降低效率
大腦每隔1.5-2小時完成“執(zhí)行”到“產出”的兩個過程。在此過程中，鈉鉀離子的攝取和釋放是大腦獲得電信號保證運轉速度的基礎，當大腦持續(xù)執(zhí)行功能時，離子出現供不應求的現象，導致大腦運轉速度下降。因此，每工作1-2小時后休息20分鐘，有助于幫助大腦恢復最佳“生產力”狀態(tài)。
【事實】大腦形狀可以預測個性類型
最新研究認為，人腦的形狀可提示某些人格傾向或預測精神疾病風險；皮質變化引起的“伸展-折疊”可評估個體個性傾向（如皮層厚度增加、表面積減少、缺乏折疊者易患神經質；前額葉皮層薄、表面積增加、折疊變多者更開放）。
Why？
要理解上述的“事實”，我們就要開始對大腦與運動進行從細胞到分子，從分子到機制的“深層次”的剖析。
1. 運動的“編程”作用
首先，決定我們思維活動的主體——“腦細胞”在受到外界刺激時，其生長更新速度增快，而“運動”是促使我們大腦接觸“刺激”的有效方式。當個體學習一種新技能時便會形成相互連通的經不同突觸連接的神經回路，而突觸連接可在后期反復訓練中得到加強，實現該技能的快速重現（圖3）。
圖3 運動后的神經元生長情況（A運動前；B運動2周后；C運動2月后）
神經元具有保持不斷再生的可塑性，其母體干細胞來源于海馬和室管膜下區(qū)部的細胞層。而海馬，是負責我們學習和記憶的重要結構，運動可增強海馬神經元之間的聯系，使其興奮性增高。缺乏運動的人海馬中的神經元較為“幼稚”，在輕度壓力環(huán)境下就可被激活從而產生先天性反應能力，但當面臨復雜環(huán)境或重要決策時，海馬神經元的工作似乎就開展的不那么順利，使我們覺得“束手無策”。
神經元的興奮性是從我們原始的戰(zhàn)斗功能和逃跑反應中演變而來的。在原始條件下，機體面臨刺激時，大量的激素和神經遞質參與思維決策活動；而運動可以模擬這些原始刺激，促進激素和神經遞質的分泌釋放，使得警覺性增高、反應增快，同時還可調節(jié)情緒。研究發(fā)現，運動可促進釋放GABA神經遞質的神經元的生長，GABA被稱為“抗焦慮分子”，可抑制其他神經元放電，幫助大腦識別因神經元過度放電產生的威脅。因此，運動者具有更好地壓力處理能力及情緒控制能力。
2. 運動對大腦功能的影響
（1） 激素與情緒
運動后體內激素水平將發(fā)生變化，多巴胺、5-HT和NE的升高使大腦興奮性增高，增強注意力和反應力，并持續(xù)至少2小時，同時，三者對精神心理狀態(tài)的影響也十分重要（圖4），長期運動可以延長這些作用的持續(xù)時間。
圖4 去甲腎上腺素（NE）、5-HT和多巴胺對神經系統的作用
（2） 認知
運動是大腦重要的“抗老劑”。正如前文提到的，運動可以促進大腦神經元的生長與更新，運動時間越長，海馬、前額葉皮層的體積以及功能就越強大，從而預防年齡相關的皮層萎縮、神經元退化引起的癡呆等疾病。此外，運動可提高學習和記憶力。
（3） “撥開迷霧見月明”
Brain fog，大概就是我們俗稱的“腦子糊涂”狀態(tài)，包括各種原因（壓力、外界干擾、疲勞、血糖異常、焦慮抑郁、腸道微生態(tài)異常、營養(yǎng)不良、激素水平變化、甲狀腺和腎上腺功能異常、藥物副作用等）引起的注意力下降、專注力差和記憶力下降等認知功能障礙。Brain fog的治療仍需要治療原發(fā)病，但運動可激活大腦不同功能區(qū)、釋放BDNF和NE等神經遞質，從而提高靈敏度、注意力和精力等，提供更好的精神狀態(tài)。
（4）對神經系統疾病的影響
目前焦慮抑郁、失眠等已成為世界范圍內高患病率的疾病，除藥物及其他精神心理治療外，運動是一項有效且效益較高的治療手段。既往研究發(fā)現，每周運動一小時可緩解抑郁狀態(tài)。此外，運動可增強大腦神經可塑性，減少多發(fā)性硬化、帕金森氏病、阿爾茨海默氏病、閱讀障礙、注意力缺陷多動障礙等疾病對神經系統的破壞性影響。
（5）間接性效益
運動可增強大腦血供，從而增加大腦功能區(qū)氧氣和營養(yǎng)物質的供應，同時減少血液循環(huán)不良引起的卒中等疾病的發(fā)生率。此外，運動配合合理的飲食可促進大腦BDNF的信號轉導，更好地營養(yǎng)大腦。
如何正確鍛煉？
1. 選擇適合自己的鍛煉項目
運動的項目和種類繁多，但是否都是適合大家的呢？
答案是否定的，不同運動可激活身體和大腦的不同部位從而產生不同效果（表3），且個體生理基礎不同，并不存在一蹴而就的全民鍛煉“全家桶”套餐。目前認為，最有效的抗衰老運動是間歇性的耐力性高強度訓練；步行是身體活動的最佳方式，可行性強，且不易損傷關節(jié)。
表3 不同運動方式及其對大腦功能的影響
2. 運動計劃
在制定運動計劃時需結合自身年齡、身體條件及健康狀態(tài)等。既往有學者建議每周進行120分鐘左右的中等強度活動（每次1小時，每周2次）；或每天30分鐘中等強度活動，總計150分鐘。長時間高強度的鍛煉并不提倡，因其可能引起外傷或沮喪等情緒，而保持運動的頻率和一致性最為重要。養(yǎng)成定期訓練的習慣可促進大腦神經元生長更新、獲得BDNF，從而保持其容積和功能狀態(tài)。
小結
運動不僅是生理健康的保證，也是精神健康、思維和認知的重要養(yǎng)料，換言之，運動是大神們保持頭腦清晰和工作高效的“武功秘籍”。我們的“抗冠”大神——鐘南山院士杖朝之年依舊保持良好的運動習慣，一身健美的肌肉惹得大家敬佩，同樣的，良好的健身習慣也是成功人士的“標配”！所以，“低頭族”們，站起來，從日常的小動作開始，逐漸養(yǎng)成規(guī)律的良好的運動習慣，給你的大腦提供新鮮、肥美的養(yǎng)料！
參考文獻：
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