利用运动促进大脑健康：脑源性神经营养因子（BDNF）、神经可塑性与幸福感

《Endeavour》：Harnessing exercise for brain health: BDNF, neuroplasticity & well-being

本文系统探讨物理活动通过BDNF分泌和神经可塑性改善情绪及认知功能的机制，分析不同运动类型（有氧、抗阻、冥想）对儿童、成人和老年人的年龄特异性影响，提出五类优化BDNF表达的精准运动方案，为推广基于神经科学证据的全民运动干预提供理论依据与实践路径。

　　近年来，随着科学研究的不断深入，人们越来越认识到身体活动不仅仅对身体健康有益，还对大脑健康具有深远的影响。本研究系统回顾了身体活动对情绪和认知功能的作用，特别是其背后的生物机制，如脑源性神经营养因子（BDNF）和神经可塑性。新的证据表明，身体活动，尤其是有氧运动，能够提高关键脑区如海马体的BDNF水平，从而促进神经发生和突触发生。这些过程有助于改善情绪调节，缓解抑郁和焦虑症状，同时增强记忆和注意力等认知功能。此外，我们还探讨了这些发现对不同年龄群体的影响，从儿童、成人到老年人，以阐明不同年龄段在神经生物学过程如生长、存活、分化和神经发生方面的具体表现。我们还提出了未来研究的方向，以进一步加深对这些机制的理解，并特别强调身体活动作为一种广泛可及的干预手段，具有促进心理健康和认知功能的治疗潜力。

抑郁症是全球范围内影响人数最多的心理健康问题之一，每年影响近2.75亿人，2019年导致超过3700万年的残疾调整生命年（YLDs）[1]。与此同时，阿尔茨海默病等痴呆症也日益成为公共卫生挑战，2021年影响了5500万人，每年新增病例超过1000万，预计到2050年将增加至1.5亿以上[2]、[3]。Achmat等人进行了一项范围综述，指出身体活动长期以来被认为是维持和增强心血管及骨骼肌健康的重要因素[4]。然而，随着全球范围内情绪障碍如抑郁和焦虑的增加，以及因衰老和神经退行性疾病导致的认知功能下降负担加重，人们开始更加关注身体活动对大脑的益处。在这一背景下，身体活动被看作是一种有效的非药物干预手段，能够通过明确的神经生物学机制提高生活质量[5]。

越来越多的流行病学和实验研究支持身体活动对情绪和认知功能的积极影响。规律的身体活动显著减轻了抑郁和焦虑症状，同时增强了认知表现[6]。值得注意的是，各种形式的身体活动，包括有氧运动、抗阻训练，甚至是步行等轻度活动，都被发现与抑郁症状的减少有关。Chekroud等人报告称，每周120至360分钟的身体活动能够带来最佳的心理健康效果[7]。一项元分析回顾了49项随机对照试验，涉及2669名参与者，发现有氧运动显著减轻了抑郁症状，其标准化均值差异（SMD）为?0.64，表明中等到较大的效应大小。这种改善不仅出现在临床抑郁症患者中，也体现在一般人群中[8]。根据Ishihara等人最近的一项综述，一项涵盖109项研究的元分析确认，规律的身体活动，特别是有氧运动，能够增强执行功能，如工作记忆和认知灵活性，总体SMD为0.46。这些认知益处在老年人和儿童中尤为显著[9]。

同样，积极身体活动的儿童表现出显著的执行功能改善，进一步加强了身体活动对认知发展的影响[10]。这些效果并非仅仅是观察结果，而是源于神经生物学层面的深刻变化，包括神经营养因子和神经可塑性的适应。认知功能下降是阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的一个常见特征。然而，重要的是要强调，认知变化也会在正常衰老过程中出现，即使在没有基础病理的情况下[11]。

在这些益处的背后，脑源性神经营养因子（BDNF）起着核心作用。BDNF是一种对神经元存活、生长和突触可塑性至关重要的蛋白质。身体活动，特别是中等到高强度的有氧运动，已被证明能够提高海马体（与记忆形成密切相关）和前额叶皮层（负责情绪调节和执行功能）等关键脑区的BDNF水平[12]。一项最近的综述表明，BDNF水平的升高在增强神经可塑性方面发挥着关键作用，即大脑通过生成新的神经元（成人神经发生）和加强现有神经连接（突触发生）来重新组织自身的能力[13]。值得注意的是，身体活动的类型和强度类似于药物干预，不同的模式会产生不同的神经生物学益处。例如，较为广泛认可的类型包括：

- 有氧运动（如跑步、骑自行车）在减轻抑郁和焦虑方面特别有效；
- 无氧运动（如力量训练、高强度训练）与压力减少和增强韧性有关；
- 身心结合的运动（如瑜伽、太极）有助于放松、正念和情绪平衡。

本研究探讨了身体活动如何影响大脑功能，重点聚焦于情绪和认知，通过机制如BDNF表达和神经可塑性。结合人类和动物的研究，本研究突出了不同年龄群体中的益处，并强调身体活动作为一种实用、可及的工具，对于促进心理健康和认知功能的重要性。本研究还指出了当前研究的不足，例如需要制定个体化的方案和长期坚持的策略，并支持将结构化的身体活动纳入公共卫生框架，以促进全生命周期的大脑健康。

不同强度和形式的身体活动可能会导致不同的神经生物学和认知结果。特别是中等到高强度的训练似乎能够增强BDNF的表达和神经可塑性，这是身体活动带来大脑健康益处的核心。多项研究已经表明，运动强度在结果中起着重要作用：中等强度训练通常从最大心率的60%-70%开始，对应3-6个代谢当量（METs），而高强度间歇训练（HIIT）方案则达到最大心率的80%以上，对应更高的MET值，并在人类和动物中有效地增强BDNF和神经可塑性[14]。为了将这些发现转化为实际的指导建议，我们提出了五种针对目标的训练方案，旨在优化BDNF的表达和认知功能。每个方案都基于证据，旨在满足特定的目标，包括一般认知增强、压力缓解、与年龄相关的认知衰退、运动表现的提升，以及对有焦虑或抑郁个体的支持。这些方案结合了基于证据的运动模式、强度和恢复技术，以符合神经生物学目标，为临床医生、教育工作者和健康专业人士提供实际应用，以通过运动支持大脑健康。

综上所述，身体活动是一种强大的非药物干预手段，能够促进全生命周期的大脑健康（图2）。通过增强BDNF的表达和支持神经可塑性，身体活动对情绪调节和认知功能产生积极影响。临床试验、流行病学研究和神经生物学研究的数据汇聚，确认了定制化身体活动方案在预防和缓解心理健康问题中的价值。身体活动不仅有助于改善个体的心理状态，还能在不同年龄段发挥不同的作用，为各个年龄层的人群提供改善大脑健康的机会。此外，身体活动的多样性也意味着它能够以多种方式满足不同人群的需求，无论是作为日常锻炼的一部分，还是作为专门设计的干预措施。因此，身体活动不仅是一种简单的运动方式，更是一种复杂而有效的促进大脑健康的手段，值得进一步深入研究和推广。