防止記憶力減退，試試運動處方
本文轉自：光明日報
【醫學名家談】
今天，我們處在一個知識爆炸的時代，各種來源的資訊總量遠超過上個世紀，且不同資訊呈現碎片化、多元化特徵，使我們對資訊加工處理的難度大為提高。更快的社會工作生活節奏帶來的各方面壓力，確實影響了我們的記憶功能。這一點透過不同學科的研究都有證實：例如，在較高的精神壓力下，不同認知任務的準確度和效率都有明顯下降，並伴隨短期工作記憶的衰退；而在動物研究中，我們可以更直觀地看到大腦內神經細胞之間的連線結構（稱為“突觸”）在環境或是精神壓力模型下的退化及功能失調。就目前神經科學和心理認知科學的研究而言，長期的精神壓力，可改變體內的激素水平（如皮質醇等），進而影響神經突觸相關結構蛋白的表達和神經訊號的傳導。而各種不同型別的記憶資訊，多被認為儲存於特定的“記憶印跡細胞”以及它們之間的連線模式中。由此可見，精神心理壓力，確實有可能透過神經突觸的結構或是功能異常，影響我們的記憶功能。值得注意的是，除了傳統的激素軸的調控外，近年來國內外的一些研究，也指出了包括腸道、肝臟等機體代謝器官以及機體的免疫細胞，在壓力應激條件下影響腦功能的可能。
基於神經突觸對記憶功能的關鍵作用，神經科學家對不同年齡段人群的大腦標本進行了深入的研究。值得注意的結果是：人腦內的神經突觸密度，在出生後快速增加，至2~3歲時達到最高峰，此後逐步下降。這一下降的過程我們稱為“突觸修剪”，但這並不意味著人類的記憶力在幼年期之後就會立即下降。相反的，正常的突觸修剪，對於長期記憶的鞏固和再提取，具有重要的作用。如果童年期的突觸修剪出現異常，反而可能會導致自閉症等神經發育障礙。我們可以把突觸修剪理解為神經網路資源的最佳化和整合，即大腦需要把神經傳導能力集中到關鍵性的突觸連線上，才能夠更高效的儲存和處理記憶資訊；反之，無序的大量突觸連線，只會造成無用資訊的堆積，影響正常的腦功能。因此，我們日常經驗中認為的，18~30歲的青年人正處於記憶力高峰，有其科學依據：即這一年齡段的人群腦網路發育正處於成熟期，且機體其他器官也多處於最有活力的狀態，可以充分保障大腦的工作所需。
記憶功能對於我們的生活學習和工作都至關重要，如何有效促進記憶力，一直是心理學、神經科學乃至教育學等不同領域專家和大眾所關心的熱點問題。實質上，到目前為止，在發育成熟的人類大腦中，並沒有一種藥物或是外來物質，確實能提升神經突觸的連線並改善記憶。在這一前提下，我們倡導的生活方式干預，如規律運動、科學飲食等，實質上是透過對機體內環境穩態的調節，啟用我們機體本身的外周-腦互作網路，達到改善腦功能的目的。以我們近期開展的多項運動改善腦功能的研究為例，透過系列動物模型研究，發現了慢性運動可以啟用肝臟裡面的特定氨基酸代謝，這種氨基酸衍生物可以透過血液迴圈進入腦內，進而改善腦內突觸相關基因轉錄本的甲基化水平，促進其蛋白合成，並最終增強了相關神經網路的功能；而在腦內的分子學研究，也說明了運動干預可能是透過和細胞代謝密切相關的雷帕黴素靶蛋白（mTOR）通路，從而增強突觸結構和功能可塑性，並改善記憶認知功能。透過這些研究可以看出，運動對於腦功能和記憶的改善效果有著切實的生物學證據；同時很多機制和代謝通路有關，這也和運動的主要生理效果之一，即調整機體代謝水平不謀而合。在未來的研究中，我們也會著重聚焦運動對代謝、免疫等外周功能的影響，進而深入解析其腦健康機制。
人們關注記憶功能，其中一個很重要的訴求，就是延緩衰老所帶來的記憶功能減退。認知障礙是腦衰老最突出的表現之一，其原因包括了血管性或是蛋白變性等。以阿爾茨海默病（AD）為代表的認知退化，是當前人口結構老齡化面臨的主要健康挑戰之一。在這一現狀下，我們倡導運動干預，更為強調的是極早期的預防作用，而非明顯的認知缺陷出現後的干預。有研究顯示，中青年的健康生活方式如規律運動、低脂飲食等，有可能降低老年階段的認知障礙發病率，或是推遲其發生年齡。這一學說也有一定的生物學證據：作為極難新生的成熟神經細胞，其突觸結構的過度消減，長期積累後必然造成認知功能的障礙。而我們的研究結果，已經說明了運動可以有效保護突觸結構，使其免於受到環境壓力的過度修剪，從而可能在較長時間跨度上保護記憶功能。除了對於突觸結構的保護外，運動的長期效果還可透過其表觀遺傳學效應體現。即運動可能透過影響特定基因如神經生長因子、突觸結構蛋白的表達水平，從而延緩腦衰老和認知減退。簡言之，作為一種非藥物策略，長期運動可能是減輕記憶衰退的有效方案之一。
在我們關注運動與腦健康的實際應用時，一個常被提及的問題就是，如何科學合理的運動，才能夠更好地促進認知功能？經典的體育科學主要依據心肺負擔，將運動分為不同的強度等級。基於新近的循證依據，世界衛生組織（WHO）提出，每週2~3次規律性的中高強度（每次15分鐘左右）運動，可以對包括大腦在內的多臟器健康產生長期受益。在“健康中國2030”規劃中，明確提出了“運動處方”的概念。而如何針對每個人的實際情況，制定科學合理的個性化運動處方，是推廣運動干預的一個重大挑戰。針對這一問題，我們課題組近年來聚焦“運動因子”，即機體在運動後釋放的一類細胞因子或代謝物等分子。透過分析這些運動因子和記憶功能的機制，我們有望在不久的未來，透過定量評估機體內不同運動因子的水平，預測或是評估運動干預的腦健康功效，進而指導個體調整運動方案和強度，從而實現科學運動，促進記憶力的發展。
（作者：蘇國輝、張力，分別系中國科學院院士、暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院院長，暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院副研究員）