体育锻炼在优化老年人大脑功能中的作用

杨佳奕

古希腊人常因其对身体严格的纪律而令人印象深刻。希波克拉底的一句名言说道：“如果我们能给每个人适当的营养和锻炼，不要太少也不要太多，我们就能找到最安全的健康之道。”虽然这些直觉已经存在了几个世纪，但直到最近我们才开始为体育活动（PA）对身体和大脑的作用找到科学证据。20世纪80年代和90年代对动物的研究首次证明了这一点。从那时起，人们也开研究PA在对与年龄相关的认知衰退中的作用。这些研究很重要，因为神经系统和神经退行性疾病在发病率、死亡率、独立性丧失、就业丧失和护理费用方面与巨大的社会成本相关。此外，由于这些疾病的风险随着年龄的增长而增加，随着人口的老龄化，这个问题可能会激增。PA是治疗方式中的首选，因为除了有效之外，它的成本很低，而且较为安全。本文将首先介绍相关的基本术语，然后将简要回顾有关PA对大脑衰老过程的影响，即与年龄增长相关的神经系统疾病，如痴呆和阿尔茨海默病（AD） 的相关研究成果。

1 相关术语的定义

体力活动（PA）是指骨骼肌产生的任何增加能量消耗的身体运动，锻炼是为保持或提高身体素质而计划的、有组织的、重复性的体力活动。如果想要给出具体的干预措施，明确两者的区别很重要，因为运动是PA的一个子集，与积极生活方式相关的PA，例如站立，做饭，步行也属于PA的子集。已经出现了一些指导公众进行PA的指南。当前的指南建议成人每周150分钟的中等强度PA，或60分钟的剧烈强度PA。

2 身体活动在预防痴呆或者AD中的作用

身体活动有预防痴呆或者AD作用的证据均来自病例对照研究以及横断面和纵向流行病学研究。但目前还没有针对预防认知能力下降的体育锻炼计划的具体建议，这是由于RCT（随机对照实验）的缺乏。

在当前这些纵向研究中，大多数研究的重点是研究体育锻炼与痴呆或AD之间的关系。尽管有相似的结果，但这些研究在许多方面都存在差异。详见表1。所有这些结果均受潜在痴呆症和体育活动减少的潜在因素的控制。8项纵向流行病学研究中有2项没有发现体育活动与痴呆之间有统计学意义的关联。在大多数研究中，对体育活动评估的可靠性值得怀疑。多数研究对体育活动的评估即基于休闲和工作期间体育活动的综合得分，以及平均能量消耗的估计。很少有研究使用科学的测量方法如双标水法等。活动的类型，频率和持续时间通常无法量化，被试自我报告的活动也存在偏差。大多数流行病学研究都试图通过排除认知功能低下的受试者来减少AD早期行为改变对体育活动的潜在影响。但是，研究中未评估的行为障碍（例如抑郁症）通常在AD之前发生，有可能导致体育活动量降低。研究过程中平均随访时间较短（3-7年），而病理学中通常在开始有症状并能确诊痴呆要十年或更长时间。只有很有限的研究调查了中年体育活动与痴呆或AD风险之间的长期关联。许多其他潜在的混杂因素也可能会影响运动与痴呆风险之间的关系。

在一些随机对照实验（RCT）中，也报告了体育锻炼对无痴呆参与者认知能力的有益影响，但这些RCT中大多数是基于年轻参与者的小样本，并且是短期试验，没有评估AD或痴呆的发病率。这些随机对照试验得出的结论是，与对照组相比，参加体育锻炼计划的人的认知功能提高了。其他RCT研究也都没有发现任何体育锻炼对老年人认知功能的改善。一种解释可能是，大多数运动计划都持续数月，而体育锻炼可以认知功能的改善可能是长期的。在2008年，Lauttenschlager及其同事发表了第一项试验，表明体育锻炼计划（约20分钟/天）适度改善了170位患有主观和客观轻度认知障碍的老年人的认知功能。相对于常规护理对照组，六个月后阿尔茨海默氏病评估量表-认知亚量表（ADAS-cog）平均改善了1.3点，而18个月时平均改善了0.69点。Williamson及其同事在2009年进行了老年人生活方式的干预和独立性试验。在这项RCT研究中，有102名有行动障碍风险的老年人参加了1年的体育锻炼，其身体活动和认知功能的表现之间存在显著相关性。Lautenschlager等人报道了一项研究的结果，在该研究中，有自我报告的记忆问题（但没有达到痴呆的标准）的参与者被随机分配到一个24周的教育和日常护理组或一个家庭PA项目。在一年的干预后，结果显示，PA组在阿尔茨海默病评估量表-认知亚量表（ADAS-Cog）分数（可能的范围，0-70）上的表现明显优于教育对照组。大多数老年人体育锻炼的RCT表明，执行控制有选择性的改善。也有越来越多的证据表明，老年人的体力活动和认知之间存在联系。

在一些动物模型中，也印证了这些研究的结果。关于啮齿动物的大量研究表明，运动可以改善与任务有关的记忆。体育活动可能通过几种生物学机制直接调节b-淀粉样蛋白的形成。Cotman及其同事于2007年发表的研究关于体育活动促进大脑健康的多种潜在机制。一种假设是脑血管功能的改善，体育锻炼可以在有氧训练后的几周内刺激大脑灌注和血管生成。其他相关机制可能是体育活动对炎症的预防作用及其对生长因子抑制的影响。关于动物的研究已经得出令人信服的证据，认为体育活动可以刺激神经发生，增强大脑的细胞结构，并可能影响认知相关的病理过程，例如AD期间b-淀粉样蛋白的形成。

目前尚不清楚最有效的体育活动的类型和时间对认知能力下降的作用，尽管缺乏确凿的证据来回答这些问题，但越来越多的研究表明，体育锻炼可降低痴呆症和AD的风险。自愿和强迫运动是否会带来相同的效果还有待确定（见表格1）。

3 结论与展望

定期进行体育锻炼是改善老年人大脑功能的关键因素。越来越多的证据表明，积极的生活对老年人群的大脑功能具有保护作用。未痴呆参与者的短期RCT和生物学研究表明，体育锻炼可改善老年受试者的认知功能。但是，尚无RCT证明定期进行体育锻炼可以预防痴呆。此外，RCT中也没有确定体育锻炼的类型，持续时间和强度及其对认知功能各方面的精确影响。未来的研究应集中于制定特定的运动计划以推迟或降低痴呆的风险。进行中的大型RCT可能会在未来为这些问题提供一些答案。截至目前，许多疾病的预防已经依赖于健康的饮食和生活方式干预。

总体而言，有确凿的证据表明PA不仅有益于身体，而且有益于大脑。从基础科学的角度来看，有证据表明PA对海马体，纹状体和前额叶皮層的结构和功能具有积极作用。从应用的角度来看，许多研究都支持这样的结论，即任何强度的常规PA均可预防正常的年龄相关的认知能力下降和年龄相关的神经退行性疾病（如AD和痴呆）的风险。有关PA的神经保护作用的研究正在许多实验室中进行，其专业范围从心理学，生物学和神经科学到神经病学，然而在跨学科的研究使得难以将分析结果整合到各个分析层次中。从动物模型文献一贯支持运动对海马和纹状体的积极影响，但很少有研究能够检查运动对人脑的细胞和分子机制。在未来，脑成像技术的发展可能会推动在此领域下相关研究的发展。这将为PA对大脑的影响提供有意义的生物证据。并为指导老年人通过身体活动改善认知功能提供理论依据。

（作者单位：上海交通大学）