大脑可塑性和儿童认知能力研究进展对我国学校体育改革的启示

以大脑认知开发为着眼点的教育改革是国际上新近出现的一个值得关注的现象。本文全面介绍和分析了脑科学、认知能力和体育活动关系研究方面的新动态、重点关注的问题和主要结论,包括:人的大脑结构和功能是变化发展的,教育对大脑可塑性影响很大;依据大脑可塑性理论,儿童的认知能力是发展变化的;体育活动对大脑的发展和认知能力发展有积极的作用。这些研究将对我国的教育改革、体育活动在教育中的地位和价值带来一定的影响。     

运动干预对帕金森病患者神经可塑性的影响:基于脑成像研究的ALE元分析

目的:帕金森病(Parkinson Disease,PD)是高发的运动障碍疾病,运动干预影响PD大脑活动和神经可塑性的研究结果不一致且机制未明。综合现有基于坐标点的功能性脑成像随机对照实验,可提供运动干预对PD神经可塑性影响的综合证据。方法:基于关键词在Medline,Embase,Cochrane,PsycINFO,PubMed等数据库其检索到以613篇文献,根据筛选标准最终纳入10篇,样本量共计137人。运用Ginger ALE软件,对纳入的文献进行激活似然估计(Activation Likelihood Estimation,ALE)元分析,计算每个脑区跨实验激活的可能性。结果:运动干预影响PD脑区激活的坐标点共71个,计算得出14个激活峰值点:包括左右大脑内侧额叶,左右小脑前叶、基底节;左半球颞中回、中脑;右半球扣带回、梭状回、舌状回、额下回和中央后回。结论:运动干预显著激活了与PD核心病理性损伤的脑区以及运动执行控制相关脑区。运动干预在脑激活层面有益于PD患者神经可塑性变化,这种变化可能是多个脑区协同变化的结果。     

运动对不同记忆的影响及其机制研究进展

记忆是人类的高级认知能力,它是思维、想象等高级心理活动的基础,是人们的日常生活中必不可少的认知能力。随着经济政治的发展,越来越多的人热衷于体育运动。运动对人类大脑认知的作用也越来越突出。其中,运动对人类记忆的作用就受到较多研究者的关注。本文就将着重阐述运动对不同记忆的影响及其影响机制。主要包括运动对长时记忆、短时记忆、关系记忆、空间记忆等方面进行阐述,影响机制也主要包括海马突触可塑性、基因表达以及脑功能结构等方面进行阐述。通过对运动与记忆关系的整理和阐述,能够为运动促进记忆的作用提供坚实的理论基础。     

运动重塑大脑海马:来自神经科学的研究证据与发展展望

运动可以重塑大脑海马的结构与功能,改善情绪、增强记忆,对促进个体心理健康及成功老化具有重要意义。从动物学视角看,运动重塑海马结构主要包括运动促进海马神经发生和运动对海马神经元凋亡的双重影响两方面;运动重塑海马功能则集中在运动可以调节海马突触长时程增强效应方面。从人类影像学视角切入,运动重塑海马结构聚焦于运动对海马体积的影响;运动重塑海马功能则涉及运动影响海马激活水平、血流灌注水平及海马与其他脑区的功能连接三个方面。不同运动形式、不同运动剂量对海马作用效果存在差异,其机制涉及脑可塑性假说、脑源性神经营养因子假说和神经递质假说。未来研究可进一步关注海马可塑性与早期应激事件、儿童青少年学习与教育、情绪健康、老年期认知功能以及临床康复领域的关联。研究路径与布局需继续优化实验设计、革新研究技术手段、推进多学科交叉融合,从人毕生发展的角度深入探索运动促进海马健康的认知神经机制,开发运动干预海马相关神经系统疾病的运动处方,从而推进健康关口前移,发挥运动是良医的功效。     

基于磁共振成像的优秀排球运动员大脑结构可塑性研究

目的:采用磁共振成像技术(MRI),对优秀排球运动员和普通大学生的大脑结构进行研究,探讨多年的动作技能学习和运动训练对优秀排球运动员大脑结构产生的可塑性变化.方法:采用Siemens Magnetom Tri0 3.0T磁共振成像系统,对20名优秀排球运动员和20名普通大学生安静状态下进行全脑MRI扫描.数据通过头动校正、空间标准化、高斯平滑等预处理后,采用SPM 8分析组间全脑灰质和白质体积的差异,采用最优化的VBM获取高分辨率的全脑图像.将Freesurfer测量出来的皮层厚度数据进行组间方差分析,找出组间皮层厚度存在显著差异的区域.结果:运动员在大脑右半球枕叶外侧上的灰质体积要显著高于普通大学生;大脑右半球枕叶外侧上的皮层厚度要显著厚于普通大学生.出现显著性差异的主要脑区部位是负责视觉加工的脑区.结论:优秀排球运动员多年的动作技能学习和运动训练能够对其大脑右半球负责视觉信息加工的枕叶脑区结构产生可塑性变化.     

适宜运动与过度训练调控肠道功能和肠-脑轴的作用机制

对运动介导肠道与大脑联络的相关文献进行综述,分析适宜运动与过度训练对肠道功能和肠-脑轴之间神经传导及生物信号分子的影响,以揭示其作用机制。发现：肠道与大脑之间关系密切,肠-脑轴之间的双向神经联系和相关生物信号分子是实现肠道与大脑之间对话的媒介。运动可通过调控肠道与大脑之间的神经联系和相关生物分子影响肠-脑轴,介导肠道与大脑的健康及神经、精神疾病的转归。肠道微生物是实现肠-脑轴之间信息沟通的重要参与者,运动对肠道功能与肠-脑轴的调节可通过调控肠道微生态,及其介导的神经传导途径和生物信号分子的变化发挥终端效应,进而影响高级神经功能。不同强度的运动对肠道微生态及肠-脑轴的调节效应差异颇大,适宜运动和过度训练引起的干预结果截然不同。     

运动训练对突触可塑性及学习记忆的影响

突触可塑性是学习记忆能力的生理基础,本文运用文献综述法和理论分析法,探讨了运动训练对突触可塑性结构和功能的影响及与学习记忆能力改善的机制。研究发现运动训练对突触的结构和功能均能产生可塑性的影响,从运动训练对突触结构参数、突触前轴突末梢线粒体的数量和结构的变化及突触素、BDNF、NMDA受体产生影响等方面,说明运动训练促进了学习记忆能力的改善。     

体育锻炼对大脑影响的研究动向——Burce.Wexler教授学术访谈录

围绕运动对大脑影响的国际研究动向而进行的访谈揭示出:研究证明大脑结构与功能受后天环境的影响;运动比药物对小鼠神经新生的影响更有效,运动能够改变小鼠海马区的基因表达、起到抗衰老的作用;耐力跑可促进小鼠海马区的神经生成;耐力训练、抗阻练习对于保持或提高人类大脑的认知能力、预防老年痴呆有所帮助,女性老年痴呆高发的原因之一可能是运动不足所致;高能量消耗的运动有益于抑郁症状的改善。值得注意的是,元分析被用来概括运动与大脑健康研究的概况,但该方法存在敏感度不够的缺陷。     

突触后致密物、突触可塑性与运动

突触可塑性是学习、记忆的细胞分子学基础,突触后致密物在突触可塑性中对揭示学习和记忆的分子机制有非常重要的意义。突触后致密物的可塑性变化易受突触前传入信息和机体内部或外界环境因素影响,而运动可以改变突触后致密物可塑性变化进而影响学习记忆。本文综述了突触后致密物的结构及功能与突触可塑性的重要关系,探讨运动训练对突触结构和功能可塑性的影响,进一步从分子水平上揭示运动训练对学习记忆促进作用的机制。     

锻炼对脑老化的影响及其机制

当前我国老年人口快速增长,老年人是人口中的脆弱年龄群体,其大脑机能衰退,认知功能下降、老年痴呆的发病率也在逐年升高。因此,如何保持老年人认知和脑功能已成为近年心理学研究的重要问题。已有的行为研究表明,锻炼可以减缓老年人的认知功能衰退,提高执行功能;近年大量的脑影像研究发现,锻炼对老年人的大脑的结构和功能也有着可塑性影响。回顾了相关的研究进展,讨论了已有研究存在的不足,并提出未来相关研究需要深入探讨的问题。     

线粒体可塑性与运动健康适应的关系

长期的耐力训练或运动不仅能够提高运动能力,还能促进身体健康,减少慢性疾病的发病几率,但具体机制还不清楚.骨骼肌对耐力运动的健康适应表现为增加肌糖原含量和胰岛素敏感性、氧化型肌纤维的转化以及提高线粒体的数量与功能.线粒体的形态结构、数量和质量,具有高度的可塑性,各种生理应激都能充分的调节线粒体的可塑性.运动训练不仅刺激肌细胞线粒体的生物合成,还通过线粒体分裂和融合对线粒体网状结构进行重塑,并且通过线粒体质量控制清除旧的、受损的或功能失调的线粒体.研究线粒体可塑性与运动适应动态变化中的作用,从线粒体形态、结构和动力重构角度出发,了解线粒体和能量代谢的关系,为代谢疾病、退行性疾病寻找明确的靶标提供一定的理论基础.     

Updated overview on interplay between physical exercise,neurotrophins, and cognitive function in humans

The many important benefits of physical exercise also encompass maintenance or improvement of cognitive functions. Among the various mechanisms underlying the association between physical exercise and brain health, recent evidence attests that neurotrophin receptor signaling may have an important role, because the activation of this pathway leads to growth and differentiation of new neurons and synapses, supports axonal and dendritic growth, fosters synaptic plasticity, and preserves survival of existing neurons. In this review of published evidence, we highlight that a positive relationship exists between physical exercise and circulating brain-derived neurotrophic factor levels and that the postexercise variation of this molecule is associated with improvement of neurocognitive functioning. Less clear evidence has instead been published for other neurotrophins, such as nerve growth factor, neurotrophin-3, and neurotrophin-4. Overall, promotion of adequate volumes and intensities of physical exercise (i.e., approximately 3 months of moderate-intensity aerobic exercise, with 2–3 sessions/week lasting not less than 30 min) may hence be regarded as an inexpensive and safe strategy for boosting brain-derived neurotrophic factor release, thus preserving or restoring cognitive functions.     

身体活动对改善药物成瘾戒断者脑功能损伤的研究——来自抑制加工及脑功能静息态的证据

目的：探讨身体活动对药物成瘾戒断者抑制能力及静息态脑功能的改善，拟为药物成瘾提供有效的辅助治疗手段。方法：将药物成瘾戒断者按身体活动量分为活动组和久坐组，首先进行Go/NoGo抑制能力测试，然后采集他们的静息态功能磁共振数据。选取静息态的两项重要分析方法——低频振幅（amplitude of low frequency fluctuations，ALFF）和局部一致性（regional homogeneity，ReHo）来探讨身体活动对药物成瘾戒断者脑功能损伤的改善。结果：①Go/NoGo测试：活动组NoGo正确率显著高于久坐组。②ALFF分析：活动组在双侧脑岛、左侧额下回眶部、双侧额内侧回、左侧前扣带回、右侧背外侧前额叶、左侧枕上回、左侧辅助运动区、双侧内侧扣带回ALFF显著高于久坐组。③ReHo分析：活动组在左侧枕中回、双侧背外侧前额叶、左侧辅助运动区ReHo显著高于久坐组。这些显著差异脑区主要与成瘾的抑制能力有关。结论：①身体活动能有效地提高药物成瘾戒断者的抑制能力。②身体活动是修复药物成瘾戒断者大脑功能损伤的关键因素之一。身体活动可通过增加药物成瘾戒断者静息状态下脑功能的低频振幅和局部一致性，改善药物成瘾戒断者大脑功能损伤。     

运动促进心理健康的研究进展:基于方法的视角

目前，有关运动促进心理健康的研究仍方兴未艾。但学者们关注的主题、采用的范式和方法不尽一致，研究结论不确定、不一致甚至相互矛盾的现象也仍然存在。该综述旨在通过分析运动促进心理健康研究的现状和存在的问题，探讨这一研究领域的发展方向。既往有关运动促进心理健康的研究主要是行为学层面的分析，虽然研究者也试图揭示出运动促进心理健康的机理，但囿于研究方法和手段的限制，难于揭示出运动与心理健康间的因果关系。当下探讨运动促进心理健康的大脑神经机制的研究越来越多。这不仅助于厘清运动促进心理健康的脑机制，也可以促进行为学层面的相关研究。但运动促进心理健康的大脑神经机制研究也还面临着挑战。     

运动对海马结构及功能的研究进展

近年来的研究表明:运动可改善中风、脊髓损伤、癫痫等中枢神经系统疾病所致的运动和认知损害,一方面可能与运动刺激了海马的神经发生、诱导了海马苔藓纤维发芽、提高了海马的突触可塑性有关,另一方面与运动可能通过抑制海马神经元凋亡、减少脑损伤后的海马氧化应激损害、通过改变海马神经递质、生长因子等表达而发挥了神经保护作用有关。     

运动促进心理健康的研究进展:基于方法的视角

目前，有关运动促进心理健康的研究仍方兴未艾。但学者们关注的主题、采用的范式和方法不尽一致，研究结论不确定、不一致甚至相互矛盾的现象也仍然存在。该综述旨在通过分析运动促进心理健康研究的现状和存在的问题，探讨这一研究领域的发展方向。既往有关运动促进心理健康的研究主要是行为学层面的分析，虽然研究者也试图揭示出运动促进心理健康的机理，但囿于研究方法和手段的限制，难于揭示出运动与心理健康间的因果关系。当下探讨运动促进心理健康的大脑神经机制的研究越来越多。这不仅助于厘清运动促进心理健康的脑机制，也可以促进行为学层面的相关研究。但运动促进心理健康的大脑神经机制研究也还面临着挑战。     

运动疲劳与记忆——谷氨酸及受体NMDA在运动疲劳中的作用

过度运动引起海马神经元机能的改变是运动性疲劳的中枢机制之一，海马突触传递效能是反映大脑功能状态的重要指标。谷氨酸是中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质；谷氨酸受体：N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体被公认为是影响学习记忆的关键物质。海马谷氨酸及其受体的含量，是影响海马突触可垫l生的重要因素。运动中谷氨酸及NMDA受体的变化对海马突触可塑性的影响在运动疲劳的中枢机制中扮演重要角色。     

脑力、体力劳动者足底压力参数分布特征及评定

通过分析脑力、体力劳动者自然行走过程中峰力值（maxforce，MF）、达峰力值时间（time to max force）、冲量（impulse）等参数特征，探讨职业对足底压力分布的影响。采用比利时Footscan USB2平板式足底压测试系统对50名普通健康脑力劳动者和63名普通健康体力劳动者进行自然行走过程中动态足底压力测试。结果显示：脑力、体力劳动者左脚Toel、Toe2-5、Heel Lateral区域平均峰值（MF）存在显著性差异，右脚Mid foot、Meta5区域MF差异存在非常显著性（P〈0．01），左、右双足平均峰力值（MF）最大值均出现在足跟内侧（Heel Medial）。脑力、体力劳动者足底各区域达峰力值的时间（TMF），左右双足差异均存在非常显著性（P〈0．01）。脑力劳动者与体力劳动者行走过程中左足在Toel、Toe2-5、Meta1、Heel Medial、Heel Lateral区域的冲量（Impulse，IP），体力劳动者明显大于脑力劳动者且具有显著性差异〈0．01），体力劳动者与脑力劳动者的足底MF与足弓接触面积及足角度存在不同程度的相关。结果说明：脑力劳动者与体力劳动者行走过程中左右双足的平均峰力值、接触面积、冲量等参数都存在不同程度的差异，可能与长期从事的职业不同有关，建议经常进行体育锻炼或定制矫形鞋垫，可以缓解足底压力高压区的过度集中，不断维护足健康水平。     

从脑科学诠释体育运动提升学习效益的理论与实践

以体教融合为出发点,总结体育运动提升学习效益的理论与实践依据,探索我国儿童青少年大脑健康发育、学习效益提高和身心健康提升的有效途径和方法。立足于脑科学研究,综述体育运动在优化大脑生理机制(细胞和分子层面、脑结构和功能层面)和认知功能(记忆、感知-运动协调、动作预期和执行功能等)方面的效果。在体育运动的剂量方面,为通过体育运动提升大脑功能效益,儿童青少年需每天累积至少60 min、每次持续20~30 min,每周≥3 d的中高强度身体活动,但关于不同体育运动项目与运动剂量之间的关系仍需进一步研究。体育与教育结合是促进儿童青少年大脑健康发育和学习效益提升的有效手段,体教融合应立足于理论机理,基于运动效益剂量关系的原则开展体育教育,提升儿童青少年健康素质。     

Association between physical activity and health in German adolescents

Abstract

The aim of the study was to examine the relationships between physical activity and several health parameters in German adolescents. We predicted that the association between physical activity and physical and psychosocial health resources (physical and psychosocial characteristics that tend to enhance coping and well-being) would be stronger than the association between physical activity and health deficits. This research is based on a large representative, cross-sectional study (the German Health Interview and Examination Survey [KiGGS] and the Motoric-Module [MoMo]). Health was assessed using medical parameters, motor fitness data, and questionnaire data for various health-related parameters. To assess physical activity, the participants answered questions regarding the duration and intensity of weekly physical activity in leisure and organized sports. We tested our assumptions using a representative sample (N=2291; 50.5% boys) of German adolescents aged 11–17 years. Participants were classified as physically inactive (16.7%), somewhat active (24.7%), medium active (19.8%), active (14.4%) or highly active (24.4%), based on the duration and intensity of their weekly physical activity. In support of our hypothesis, the data revealed that the amount of physical activity explains up to 12.6% in the variance of physical and psychosocial health resources, but only 2.5% of the variance in physical and psychosocial health deficits. We conclude that the relationship between physical activity and health among adolescents should not only be viewed as a way of reducing health deficits, but should also focus on the enhancement of physical and psychosocial resources.