相长•脑科学②——运动促进大脑健康

运动促进大脑健康的神经机制一直是体育科学和神经科学领域探讨的热点话题。研究发现，规律性的体育运动可以改善脑血容量 、血管反应性 、突触/神经可塑性、神经发生和营养因子的调节等，同时也可以改善大脑的结构和功能，影响行为发育、降低疾病风险。这些结构和功能上的变化可以提高认知能力，并塑造学习能力更强、更高效的大脑。
大量研究发现，体育运动可提高儿童青少年的大脑细胞活性、改变大脑结构，从而改善认知功能，提高注意力等。儿童青少年体育活动参与度与其体适能发展、学习表现和认知能力提升存在正相关关系 。认知能力的发展决定了学习效益，学龄儿童体育锻炼与学业成绩之间存在显著的正相关关系。
体育运动对大脑健康发育的效益体现在神经活动的不同层面，包含神经细胞、分子水平和大脑结构、 功能机制，其在提升运动相关能力的同时，对高级认知能力及功能连接也存在明显效益。长期体育运动习惯对儿童青少年大脑健康发育和认知功能的提升具有重要意义。
由体育运动促进大脑健康发育的神经活动机制和大脑结构功能可知，体育运动促进大脑功能效益的研究已在生理机制上得以证实。

体育运动提升记忆能力
记忆是人脑对过去学习、经历过事物的编码、保持和提取，是影响学业成绩的关键因素，也是儿童青少年智力发展和高级认知加工的必要条件 。如何提高儿童青少年的记忆力一直是学校和家庭关注的重要问题，然而，记忆是一个复杂的过程：记忆编码的准确性受刺激期间注意力资源分配程度的影响；记忆的保持发生在经验之后，包括大脑细胞层面（如促进神经元之间通信蛋白质的合成）和系统层面（如加强海马和大脑其他新皮层区域之间的联系）的加工过程；记忆的提取则可能同时受编码和保持的影响。结果提示，运动锻炼对记忆能力起到促进作用，但运动锻炼对不同记忆类型和不同阶段的促进作用还需进一步实证研究。
在儿童青少年学习过程中，对知识存储的检验是体现学习效益的重要手段，长时记忆是影响学习效益的又一重要因素。已有研究证实，在长时记忆能力方面， 急性有氧运动对不同记忆类型（陈述性记忆和程序性记忆）提高的阶段（编码阶段和巩固阶段）不同，在不同程度上改善了长时记忆效果。目前对急性有氧运动促进长时记忆各阶段加工的认知机制尚需进一步探讨。

体育运动提升感知运动协调能力
感知-运动系统是外界环境刺激和个体动作交互作用的体现，是完成各种动作协同的重要因素，有效地组合来自环境刺激的同步信号，是动态注意能力和信息处理加工过程的基本环节。动作协调能力对儿童青少年的重要性，不仅体现在身体素质上，更表现在其注意和大脑反应能力上。结果显示，具有舞蹈经验的个体对节奏刺激的同步性更准确，动作更稳定，且可适应不同频段的节奏，动作协同能力更好。由此可知，长期舞蹈训练可有效提高个体对外界刺激的感知能力，促进其动作协同表现。
进一步研究发现，即使是在个体动作适宜节奏下，舞蹈运动员对外界刺激的动作协同能力也明显优于普通人，而这一优势体现在舞蹈运动员神经振荡与外界刺激同步性的增强，即神经振荡与外界节奏形成了共振联结，提高了动作协调能 力，同时舞蹈运动员对节奏刺激的探测速度更快。感知-运动协调是一项涉及时序加工的高级认知功能，体现了对外界刺激注意、感知和自身动作协调同步的过程，是一项重要的认知能力。综上所述，舞蹈训练不仅可促进个体动作协调能力，还可提高神经振荡与外界环境刺激的交互作用，进而提升信息加工的效率。儿童青少年动作协调能力的训练（如舞蹈）对其感知-运动协调能力、大脑反应速度及其他认知能力的影响机制，是体育运动领域值得深入探讨的问题。

体育运动提升其他认知功能
大量的实证研究已指出，运动锻炼与认知功能之间存在正相关关系，“运动提高认知功能”这一观点已得到了诸多研究成果的证实。以执行功能为例，根据 认知加工任务的不同，运动锻炼可提高个体执行功能中的抑制、转换和刷新程 。随着体育科学和脑科学交叉发展，体育运动与认知功能的关系探究已不再局限于有氧运动，揭示不同运动项目对各级认知功能的促进作用是全面了解体育运动提升学习效益的重要途径。
与有氧运动相比，其他运动项目在对抗性或规则等方面的特殊性，具有其特殊的认知规律并调用不同的认知功能。在复杂环境中有效地提取外部信息、排除干扰并进行高效预测是自上而下的高级认知功能在学习过程中的体现，其中对抗类运动项目是研究的重点。体育运动项目对提升大脑健康效益和认知功能有重要作用，不同运动项目的特点和规则差异在提升多种认知功能上各有倾向。因此，儿童青少年在进行体育运动时，不仅可通过有氧运动促进大脑健康发育和认知功能发展，还可通过培养不同运动项目爱好，在丰富运动技能的同时，提高特定认知加工能力。“运动改善大脑”已得到大量科学研究的证实，但当前在体育教育过程中，如何有效利用和开展运动干预手段提高儿童青少年学习效益，仍是体育科学研究的重要课题。

上海体育学院心理学院（有删减）金鑫虹，周成林