运动可以强健大脑

根据一项关于体力活动和大脑健康的新研究，锻炼可能会以令人惊讶的方式帮助改变锻炼者的大脑。这项包括老鼠和人在内的研究发现，锻炼会促使肝脏排出一种鲜为人知的蛋白质，而通过化学手段提高变形的老年动物中这种蛋白质的水平，可以恢复它们的大脑和记忆力。这些发现提出了一个挑衅性的问题，即有朝一日锻炼对大脑的好处是否会以胶囊或注射器的形式出现-本质上是“药丸锻炼”。

当然，我们已经有相当多的证据表明，体力活动可以保护大脑和思维不受衰老所带来的一些衰退的影响。在过去的啮齿动物研究中，在轮子或跑步机上跑步的动物比久坐不动的老鼠或大鼠产生更多新的神经元，学习和记忆更好。同样，为了科学而散步的老年人大脑中与记忆相关的部分增加了组织体积。即使在年轻人中，那些比同龄人更健康的人在认知测试中的表现也往往更好。

但是，关于运动如何在细胞水平上重塑大脑和改变其功能，许多问题仍然没有得到回答。大多数研究人员怀疑，在运动过程中和之后，这个过程涉及到大脑内部和身体其他部位释放出一系列物质。这些物质相互作用并引发其他生化反应，最终改变大脑的外观和工作方式。但这些物质是什么，它们来自哪里，它们是如何相遇和混合的，目前还不清楚。

因此，在本月发表在“科学”杂志上的这项新研究中，加州大学旧金山分校和其他机构的研究人员决定深入研究老鼠的大脑和血液。在同一实验室过去的研究中，科学家们曾将幼鼠的血液注入年长的老鼠，并发现老年动物的思维有所改善。加州大学旧金山分校的教授索尔·维尔达(Saul Villeda)说，这就像是“通过血液传递对青春的记忆”，他与同事阿拉娜·霍洛维茨(Alana Horowitz)、范雪莱(音译)等人一起进行了这项研究。

然而，这些好处是捐献动物年龄较小的结果，而不是它们的运动习惯。科学家们怀疑，无论动物的年龄是多少，运动都会在血液中引发额外的变化，这些变化可能是可以转移的。

因此，作为这项新研究的第一步，他们让幼鼠和老年鼠都跑了六周，然后把两组小鼠的血液都输入到年长的久坐不动的动物体内。之后，那些年长的老鼠在认知测试中的表现比同等年长的对照组要好，无论它们的输血来自年轻的跑步者还是年长的跑步者。他们还显示，在他们的大脑记忆中心产生新神经元的数量激增。重要的是捐赠者的活动，而不是他们的年龄。

感兴趣的是，科学家们接下来着手找出锻炼者血液中的不同之处。利用精密的质谱和其他技术，他们在奔跑的动物的血液中分离并计数了各种蛋白质，这些蛋白质在不活动的小鼠的血液中没有类似的丰富。

然后，他们将重点放在了一种很少被研究的蛋白质GPLD1上(它的学名很长，很难发音)。众所周知，这种略显神秘的蛋白质主要在肝脏中产生，而肝脏通常被认为与大脑没有太大的相互作用。但运动后蛋白质水平已经足够高，足以证明更多的研究是合理的。

因此，研究人员现在利用基因工程来放大老年、不活动的小鼠肝脏中GPLD1的释放。之后，这些动物在学习和记忆测试中的表现几乎和小鼠一样，它们的大脑中充满了比其他老年小鼠多得多的新生神经元。实际上，他们在没有实际锻炼的情况下获得了锻炼对大脑的好处。

为了确保这种反应不是纯粹以啮齿动物为基础，科学家们还检查了从老年人身上提取的血液。习惯步行锻炼的老年男性和女性的血液中GPLD1的水平比那些不步行的人高。

维尔达博士说，这些发现的综合结果似乎是，运动改善了大脑健康，部分原因是促使肝脏排出额外数量的GPLD1，尽管目前尚不清楚这种蛋白质是如何改变大脑的。Villeda博士说，科学家随后的实验表明，这种蛋白质可能不会突破血脑屏障，直接作用于大脑。相反，它可能会刺激身体其他组织和细胞的改变。这些组织反过来产生更多的蛋白质，这些蛋白质对其他组织产生影响，最终导致大脑本身的神经递质、基因和细胞发生直接变化，从而支持认知能力的改善。

维莱达博士认为，如果进一步的实验表明，分离出来的GPLD1有助于启动这种分子链式反应，那么至少可以想象，注射这种物质可能会为那些过于虚弱或残疾而无法进行常规体育活动的人提供锻炼的大脑好处。

然而，这个实验主要涉及老鼠，而不是人，并且没有告诉我们任何关于额外的GPLD1的系统效应的信息，这在很大程度上可能是不受欢迎的。更根本的是，这些发现突显了运动对全身的普遍、错综复杂的影响，在这种情况下，肝脏在锻炼后以某种方式改变了头脑和大脑。目前，还不可能知道GPLD1运动药丸是否会发生相同的同步交织过程，如果不是，它是否可以被认为是运动药丸。

Villeda博士很快同意，药物GPLD1即使对大脑健康有效，“也不能概括锻炼的好处。”他指出，不会有通常的脂肪燃烧、肌肉生长或心血管改善。但他希望，如果未来在他的实验室对动物和人进行的实验显示出一致的结果，这种物质最终可能会帮助那些发现行动困难的人更好地思考。