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想更聰明嗎?多運動吧!

對於華人社會來說,運動向來不受重視。不過近來研究發現,運動對人的影響是全面性的,不光是體魄方面,對大腦功能也有益處。
 
 
 
對於擁有「士大夫」情結的華人社會來說,運動向來不受重視,「頭腦簡單,四肢發達」一詞最為代表。

不過近來研究發現,運動對人的影響是全面性的,不光是體魄方面,對大腦功能也有益處。尤其面對許多大腦老化的病變如阿茲海默氏症、帕金森氏症等症狀,有的臨床觀察發現運動似乎可以減緩病症惡化,而國外流行病學的觀察也發現,常運動或有運動習慣的人,其學習記憶較好。因此越來越多學者投入這方面的研究。

自成功大學生理學研究所退休的陳洵瑛教授,在二十多年前就開始投入運動生理方面的研究,早期研究著重在運動對血液、血管和呼吸方面的影響。雖然她也曾想針對認知功能深入地探討,不過由於大腦非常複雜,因此直到大約七、八年前,才聯合校內幾位老師一起申請國科會整合型研究計畫,從不同角度探討運動對大腦功能(包括學習與記憶、神經新生、藥物成癮、神經保護等)的影響。他們除了觀察老鼠的外在行為外,也藉由大腦切片或細胞分子機制來尋找更有說服性的生理證據。

實驗的老鼠分為兩組,一組沒有運動,一組則是每天利用跑步機以中等速度訓練 1 個小時,大約過了 4 到 5 週之後,便開始進行行為測試。

其中有個實驗是利用老鼠原本喜歡暗處的天性,另外配合一些在暗處讓牠恐懼的電刺激,觀察牠是否能克服原有天性而學會躲避危險。行為觀察的結果顯示,經過跑步機訓練的老鼠比較能改變原有天性學會避險。陳教授認為這是因為牠們比較能記得恐懼的刺激,有所警覺而採取趨吉避凶的行為。

對應這些老鼠大腦的生理解剖也顯示,運動訓練過的老鼠的確可以看到與學習相關的生物分子產生變化。例如,目前已確定血清素系統會在杏仁體與海馬迴當中扮演抑制恐懼記憶形成的角色,實驗結果也顯示運動組的老鼠在杏仁體與海馬迴當中的血清素及其受體數量會降低。

此外,運動組的老鼠大腦衍生神經滋養因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)的表現量會顯著增加。已知 BDNF 可促進神經新生、增強神經自我修補能力、促進神經間的連結,讓神經網路更緻密,還可透過下游的訊息傳遞,使其他跟學習記憶或神經生長相關的分子表現量增加(例如 synaptotagmin),這對學習與記憶有非常正面的影響。合作者的實驗結果也證實,長期運動能藉著降低腦杏仁體與海馬迴中的血清素神經活性而產生長期增益現象,這些都是運動能增進學習記憶的神經生理學佐證。

不僅如此,陳教授的研究室還利用水迷宮來測量老鼠的空間學習能力,同樣可以從行為觀察與大腦的生理解剖上找到具有說服性的證據來說明,運動組的老鼠空間學習能力的確也比較好。面對從微觀的分子層次到巨觀又複雜的認知行為,許多數據可能有不同的解釋方式,因此陳教授等還設計許多額外的實驗來排除其他的可能性,最後才能確認改善的效果真的是來自運動。

從事運動的研究之後,陳教授自己也有改變。原本她很少運動,但在逐漸了解運動的好處之後,現在就儘量騎腳踏車、走路、爬樓梯、打拳等,身體力行,享受運動的好處。她也希望國人不要認為小孩子只要讀書就好,其他就不用管,甚至連體育課也犧牲掉。其實運動可以讓腦功能變得更好,包括學習記憶能力,說不定孩子反而變得更聰明呢!大家不妨都來試看看。
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