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運動如何創造新的腦細胞:bdnf 和神經發生的基礎知識

運動如何創造新的腦細胞:bdnf 和神經發生的基礎知識

雖然老化的過程是不可避免的,但大腦的功能並不一定會逐年衰退。 

科學家曾經認為神經發生——新神經元的產生——在生命的最初幾年後就會停止。 然而,在過去的幾十年裡,研究不斷擴大,以證實新腦細胞的產生會持續到成年。 成體神經細胞可以自我再生,這一事實為受傷、發炎或生病的大腦提供了令人興奮的治療選擇。 

如果您擔心記憶喪失或大腦健康,請在本文中詳細了解運動如何創造新的腦細胞以增強認知功能,以及哪種類型的身體活動最適合建立新的神經元。 

什麼是神經發生?

先前認為成年人無法形成新腦細胞的觀點源自於成熟神經元無法進行細胞分裂的知識,這意味著神經系統中的細胞不會像體內其他細胞那樣再生。 

然而,研究人員發現,成體神經發生確實發生——不是透過成熟神經元的細胞分裂,而是透過神經幹細胞的分化和自我更新。 

與幾乎可以分化為體內任何細胞類型的多能幹細胞不同,神經幹細胞在大腦的某些區域專門成為神經元或神經膠質細胞,其中包括小膠質細胞、星狀細胞和少突膠質細胞。 神經膠質細胞的名字來自古希臘語中的“膠水”一詞,它們形成支持和保護神經元的髓磷脂。 

大腦中有兩個主要區域(也稱為「神經源性生態位」)發生神經發生:側腦室的室下區和海馬齒狀回的顆粒下區。 海馬體在學習以及短期和長期記憶鞏固中起著至關重要的作用。 

新神經元的產生是大腦可塑性的一個子集,其特徵是成人大腦適應和改變其結構以及重新連接突觸連接的能力。 

可塑性高的大腦在受傷後能夠更好地自我修復,從而降低神經退化性疾病的風險並延緩老化過程。 

這種神經可塑性使大腦能夠獲得新技能,改善情緒控制和記憶鞏固,並不斷增強認知能力。 bdnf 是一種在促進大腦可塑性和神經發生中發揮重要作用的蛋白質。 

運動如何創造新的腦細胞:bdnf 和神經發生的基礎知識

什麼是腦源性神經營養因子?

腦源性神經營養因子 (bdnf) 被歸類為神經營養蛋白,它是一個蛋白質家族,透過促進神經元的存活、生長和發育,作為神經元的生長因子。 

Bdnf 在兩個神經源性微環境中表達,並參與神經幹細胞分化和成熟為神經元或神經膠質細胞。 本質上,bdnf 對於神經發生來說是必需的。 

較高程度的 bdnf 與動物和人類認知能力和大腦健康的改善有關,而較低的 bdnf 則存在於患有神經退化性疾病的個體中。 

Bdnf 可能是運動和認知功能改善之間的中介。 發表在《 精神病學研究雜誌 2015 年 1 月,分析了 29 項研究人類運動後 BDNF 水準的研究結果。 他們發現急性(單次)運動和定期運動都會顯著增加 BDNF 水平。 在這項研究中,長期運動者的關聯性較強,而女性運動者的關聯性較低。 

研究人員指出,每次運動都會產生一定劑量的 bdnf,隨著時間的推移,透過養成習慣性的活動習慣,這種劑量可以被放大。 

在一個 學習 出版於 2013 年 9 月,健康老年人和患有神經退化性疾病的成年人在接受治療後血漿 bdnf 水平顯著增加 只有一個 有氧運動課程。 

動物研究,短短一週的運動就可以改善學習、記憶和認知得分。 

運動與神經發生:最新研究 

大量研究表明,運動與認知能力的提升有關。 正如 2017 年 6 月發表的一篇評論中所討論的那樣,在小鼠中,體力活動會增加大腦可塑性、bdnf 表達和神經發生。 神經可塑性.

在人類中,缺乏關於神經發生的研究,因為很難有效地測量它——到目前為止,直接測量神經發生的唯一方法是使用死後組織。 然而,人類研究著眼於海馬體積和 bdnf 表達,這可能被認為是神經發生的指標。 

健康老年人的海馬體積每年會減少 1-2%; 每一次體積的減少都與認知能力下降的風險增加有關。 

在發表於的一項隨機對照試驗中 美國國家科學院院刊 2011 年 2 月,參加一年有氧步行計畫的老年人的海馬體積增加了 2%。 有氧運動不僅可以阻止典型的與年齡相關的海馬體積下降,還可以有效地將其逆轉一到兩年。 

研究人員還發現,海馬體積增加的人血清中 bdnf 水平更高。 值得注意的是,有氧運動只會增加海馬前方的體積,而不是後部-前部區域是負責記憶和空間導航的區域。 

神經發生的另一個潛在標誌是透過 mri 掃描測量的腦血容量 (cbv)。 

在發表於的一項研究中 美國國家科學院院刊 2007年3月,成人接受了為期3個月的有氧運動計畫。 在檢視 MRI 掃描後,研究人員發現有氧運動選擇性地增加海馬迴齒狀回(神經源性生態位之一)的 CBV。 

然而,這些生物標記不如直接測量神經發生那麼準確。 雖然這些結果令人鼓舞,但仍需要對人類進行更多研究,以確定運動對神經發生的具體益處。

運動類型重要嗎? 

研究表明,有氧運動比阻力或肌力訓練更有利於神經生成。 

在《動物研究》雜誌上發表的一項研究中 生理學雜誌 2016年4月,進行有氧運動的老鼠比高強度間歇訓練(HIIT)或阻力訓練的老鼠的海馬神經發生明顯增加。 

即使與久坐的對照組相比,阻力訓練也沒有產生任何神經源性益處,而 hiit 訓練確實帶來了小幅但不顯著的增加。 最大的益處出現在每天進行持續自願跑步的老鼠身上。

另一項動物研究 發現了類似的結果。 在這項研究中,自願跑步組的老鼠齒狀回的神經發生和突觸活動顯著增加,空間學習和記憶測試的分數也有所提高。 

有氧運動——尤其是跑步——透過增加神經幹細胞的增殖來促進神經發生,從而增加可分化為神經元的幹細胞的數量。 這種心血管運動還可以促進神經幹細胞成熟為功能性腦細胞。 最後,有氧運動會增加 bdnf 水平,bdnf 是神經元發育和存活的生長因子。 

重點

  • 儘管先前人們認為神經發生(新神經元的產生)在兒童早期就停止了,但最近的研究發現成年人也有這種能力,這可以減緩老化過程並降低神經退化性疾病的風險。
  • 有氧運動會增加 BDNF 水平,BDNF 是一種參與神經發生的蛋白質,可促進神經元的存活、生長和發育。 
  • 儘管無法直接研究人類的神經發生,但研究運動對神經發生的兩個指標(海馬體積和腦血容量)的影響已顯示出令人鼓舞的結果。 
  • 底線: 有氧運動可以增加 bdnf,並且很可能在短短的一次活動中產生新的腦細胞,習慣性的有氧運動可以帶來更顯著的好處。

參考: 

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