运动与非神经元大脑
要点
- 运动会增加髓鞘形成.
- 髓磷脂通过支持认知功能改善大脑健康.
- 锻炼可使髓磷脂不易受到破坏，更容易修复.
- 认知活动越多越好.
我们的大脑在运动中壮成长.运动引起的身体活动增加会刺激大脑中一种称为脑源性神经营养因子(BDNF)的蛋白质释放. BDNF影响神经元，增强海马等关键大脑区域(负责学习和记忆的事物的大脑区域)的连通性和结构. 《科学美国人》 上最近的一篇文章指出，随着人类成为双足动物并转变为猎人与采集者的生活方式，身体和心灵变得越来越紧密.
毫无疑问，运动对神经元具有有益的作用.但是，尽管它们很重要，但这些特定的脑细胞仅占大脑的一小部分.例如，在人类皮层中，目前存在的770亿个细胞中，只有160亿是神经元.其余的610亿是称为神经胶质细胞的非神经元细胞.运动对87％的非神经元细胞有什么影响?
与数十年的神经科学教条相反，最近的研究告诉我们大脑的动态性.这是一个瞬息万变的景观，在您体验新事物和学习新技能时做出回应.神经元建立新的联系并破坏其他联系.响应运动，海马中的新神经元可以发芽.在晚年，随着记忆力下降，神经元丢失.也许是一个更有活力的大脑结构-一个人的一生需要经历的一个或多个缺乏经验的过程-就是髓鞘，它包裹并隔离了神经元的轴突(长的线状连接器).
锻炼对髓磷脂有一些有趣的作用，这种作用可以帮助对抗大脑衰老，并使它对损伤和疾病更具抵抗力.
运动会增加髓鞘形成.
髓鞘化是将髓磷脂添加到轴突中的过程.少突胶质细胞是一种非神经元细胞，可在大脑和脊髓中产生髓磷脂，延伸其细胞膜，伸出并接触轴突.然后，延长线将电缆状的轴突包裹起来并使其与周围环境隔离.髓磷脂提供的绝缘作用加快了神经元之间的沟通，少突胶质细胞可以利用它们的膜延伸将能量传递给神经元.
研究人员已使用最先进的成像技术为儿童，年轻人，成年人和老年人的大脑拍照，以了解他们的白质(大脑中含有大量髓磷脂的部分)是如何随着运动而变化的. ActiveBrains和FITKids2项目收集了西班牙和美国300多个儿童的数据.研究中的所有孩子都在10岁左右.
在这两个项目中，超重和肥胖儿童的体质改善与更多的白质相关.白质比髓磷脂含量更高.混合在白质束中的还有轴突和神经胶质细胞.轴突大小或数量的增加或神经胶质细胞的增殖可能导致白质体积扩大.暂时会涉及的动物研究确实表明，运动后白质增加是由于髓磷脂增加所致.
在15岁至18岁和21岁的男性中也发现了白质与运动之间的联系.由得克萨斯州达拉斯市运动与环境医学研究所的Benjamin Tseng博士领导的一组科学家研究了10位60至70年代后期的终身男女运动员.与同年龄段活跃程度不那么高的10位成年人相比，高级运动员在与运动控制和协调有关的大脑区域中，白质异常更少，白质完整性更高.锻炼似乎有益于整个生命中的白质健康.
小鼠的研究将运动后白质的变化与髓磷脂的变化更紧密地联系在一起.中国生命科学研究所的神经科学家为小鼠提供了两个星期的自由行走轮.随后，当他们看着大脑时，会看到更多的产生髓磷脂的少突胶质细胞，更多的轴突被髓磷脂覆盖，并且髓磷脂更厚.
为什么更多的髓磷脂意味着更好的大脑健康?
更多的髓磷脂意味着沿着轴突在神经元之间传播的信号可以更快地到达彼此.信息通过动作电位从大脑区域传播到大脑区域，再到身体其他部位.动作电位沿着轴突长度方向上的通道生成，从而使带正电的离子进入其内部.带电的离子沿着轴突行进，打开了更多的通道，并允许更多的离子进入.较厚的髓磷脂可降低对轴突内离子流的抵抗力，从而使它们更快地传播.离子在轴突中传播的速度越快，动作电位沿轴突传播的速度就越快，信息到达其目的地的速度就越快.
更多的髓磷脂也可能是由于在轴突上添加了更多的髓磷脂片段所致.额外的髓磷脂区段意味着对神经元/轴突的更多营养支持.髓磷脂内的通道将轴突的代谢与产生髓磷脂的少突胶质细胞的代谢联系起来.少突胶质细胞通过其膜延伸和髓磷脂通道将代谢物传递至轴突.一旦进入轴突，代谢物就可以转化为能量.神经元更多的能量意味着它们可以维持更高水平的功能.
髓鞘形成通过支持认知的基本要素来支持脑部健康:高处理速度和许多不同大脑区域的协调性.髓磷脂可改善信号转导和同步.到目前为止，因果关系仅在啮齿动物的学习模型中建立.但是在发育和衰老过程中会看到关联性联系:负责语言的大脑区域中的白质成熟与儿童时期的语言习得相吻合.孩子的白质成熟与更高的处理速度有关.年龄相关的认知能力下降与白质退化有关.
髓磷脂损伤见于通常与白质损伤相关的神经系统疾病，例如多发性硬化症和中风.但是，在抑郁症，肥胖症和阿尔茨海默氏症等与白质的联系不太明显的情况下，也可以观察到髓磷脂的变化.在动物模型中，锻炼对保持髓鞘完整性和改善结局非常有益.在多发性硬化症(MS)的啮齿动物模型中，运动调节免疫系统，以减少对大脑和脊髓的损害-防止髓磷脂损害，保留运动功能和认知能力，并促进修复.在中风的动物模型中，运动促进更好的认知结果和更好的髓鞘修复.在抑郁症模型中，运动可保护少突胶质细胞和髓鞘免受损害；在肥胖症中，运动可防止与肥胖症相关的认知能力下降和髓磷脂损伤.最后，锻炼可以促进髓磷脂的完整性并减少阿尔茨海默氏病小鼠模型的认知能力下降.
您需要多少运动?
我们可以肯定，运动对髓鞘形成有益.但是现在制定具体的运动处方还为时过早.太多的未知数和太多的无法说明的变量.哪种运动是最好的?某些类型的运动是否会使某些大脑区域比其他区域受益更多?不同的大脑区域对运动的反应是否不同?您需要运动多长时间才能刺激髓鞘形成?有时候运动不是个好主意吗?例如，中风，脑外伤或脊髓损伤后立即?在某些情况下，运动有害无益吗?这些都是只有在受控环境下进行更多的研究和临床试验才能回答的问题.
尽管有许多悬而未决的问题，我们仍可以为希望最大化大脑健康的健康人士提出一些一般性建议.美国卫生与公共服务部建议每周进行150分钟的适度运动，或进行75分钟的剧烈运动.加拿大运动生理学协会建议每周进行150分钟的中度到剧烈运动，每次运动10分钟或更长时间.他们还建议加强肌肉和骨骼的活动，例如每周至少使用两次主要肌肉群进行阻力训练.这两个小组提出的建议与维护良好健康和改善心理健康(即提高士气和自尊心)相吻合.
您应该做哪种运动?您可以参与的大脑区域越多越好.少突胶质细胞对包裹或可能包裹的轴突的活性作出反应.一项活动对认知的挑战性越大，发生髓鞘化的可能性就越大.
从认知的角度来看，在跑步机上跑步或骑固定自行车很简单.根据动物模型中的数据，类似的活动将导致运动皮层的髓鞘增多.需要更多平衡的活动将参与本体感受系统，小脑，感觉系统和运动系统，因为大脑会收集有关人体在太空中位置的信息，并进行调整以保持直立.
体育甚至更好.运动需要快速的决策和专注，需要前额叶皮层采取行动.它们要求您知道身体在空间上相对于其他演奏者的位置以及游戏表面的约束，这需要在顶叶中进行活动.运动需要您快速定义目标并制定策略以实现这些目标，这需要额叶的前部.
运动课也很好.在听觉皮层处理音乐时，要求您保持节拍时间的旋转或拳击课使皮层和皮层下系统参与其中，而感觉运动系统将您的运动与音乐同步.
关于身心之间的联系还有很多要学习的.但是，运动对大脑健康的紧迫性是我们永远肯定知道的一件事.
