近二十年关于“运动改变记忆”的文献综述与展望

2022-09-02王成乾王兆斌

武术研究 2022年8期

王成乾王兆斌

1.东北师范大学体育学院，吉林长春 130024；

2.江苏师范大学体育学院，江苏徐州 221000

大脑是人体最复杂的器官，破译大脑的运转密码、揭开生命之谜，是令无数科学家殚精竭虑的艰难课题。随着认知神经科学的发展，众多证据表明，体育运动可以显著提高记忆功能，运动让我们的大脑做好了准备，提高了大脑记忆和处理信息的能力。人类的记忆功能是由无数神经突触点的直接变化而产生的，这些突触点是多巴胺(DA)神经元的间接接触，通过第二信使产生蛋白质，进入细胞核，开始合成新的蛋白质，从而产生记忆。体育锻炼可以加速多巴胺的分泌和传递，提高神经系统的兴奋性，改善神经系统功能，建立更多的记忆突触。本研究通过对相关文献资料进行分类梳理，并对相关问题进行研究展望。

1 “运动改变记忆”研究文献可视化分析

1.1 文献数量

在中国知网(CNKI网络版)上以运动、记忆力、干预等关键词作为主题词进行检索，并且以2001-2020年作为时间界限进行相关研究文章检索，检索结果为1148条记录，可以得出该时间段内有关“运动改变记忆”的研究文章年均发文量为57.4条，其中学术期刊文章300篇，学位论文文章758篇，会议文章90篇。各类型刊种学术发展趋势如图1所示。

图1 “运动改变记忆”相关期刊的学术发展趋势图

从刊物种类上看，有关“运动改变记忆”的相关研究主要集中在学术期刊和学位论文上，学位论文居多；另一方面，从研究趋势上来看，总体上一直处于上升的趋势，其中2013-2014年、2015—2016年以及2018-2019年针对运动干预记忆的研究出现三个小高峰，且在2019年达到上升的顶峰,其他年份则呈现出轻微的上下波动趋势。2020年可能是受到疫情的影响，相关发文量有所下滑。

1.2 基金项目

2001-2020年“运动改变记忆”的相关研究文章中，国家自然科学基金项目有142项、国家重点基础研究发展规划（973计划）项目10项、其他基金项目68项以及国家社会科学基金项目8项，其中各基金项目所占比例（见图2）。从图2可以发现。国家自然科学基金项目所占比重最大，为62%；其次是其他项目，为30%。根据上述图文资料，可知“运动改变记忆”的相关研究一直受到国家和社会的高度重视。

图2 运动干预记忆研究文章基金项目统计图

2 有关“运动改变记忆”的研究现状

根据相关文献的梳理，对其进行分类，发现“运动改变记忆”的相关研究主要是从不同运动项目、不同运动方式、不同负荷量对记忆的影响以及运动对不同人群、短时记忆与长时记忆的影响等角度进行研究。

2.1 运动对不同人群记忆力影响

探究运动对人类记忆力的影响最早是针对于认知障碍人群，心理学家发现运动锻炼手段与医疗干预相比，更加经济、安全、易操作，于此运动锻炼作为一种医疗手段开始应用于特殊人群的认知改善。陈爱国、金柳（2006）等发现，失聪儿童经过11周得运动锻炼，其工作记忆得到了提高，原因是运动激活了大脑。景静（2013）认为训练可以有效改善轻度遗忘性认知障碍老年人的行为记忆和老年人的记忆。这都表明了参与运动可以代替药物治疗来干预认知障碍人群的行为记忆。目前，关于运动对健康人群记忆力影响的研究比较丰富，诸多的研究也认为一定强度的运动在能够提升和改善记忆力。Stute Katharina、Hudl Nicole（2020）等讨论了认知老化过程和调节因素对运动认知关系的影响，分析得出急性中等强度运动对健康老年人的工作记忆表现有轻微的有益影响。这也进一步说明了关于运动对记忆力的影响干预，由特殊人群扩散到儿童青少年，研究人群更加宽广。综上所述，有关运动对记忆影响的研究较为丰富，研究最初更集中于认知障碍人群和老年人群体，对于健康学龄期儿童的研究涉及较少。

2.2 不同运动方式对记忆力影响

抗阻运动指的是肌肉在克服外来阻力时进行的主动运动。梁军（2019）研究发现，抗阻力运动能有效减少癫痫大鼠癫痫发病次数，改善大鼠记忆力，减少癫痫引起的记忆缺陷。也有研究发现PD98059可逆转抗阻运动对CUMS大鼠抗抑郁、提高学习记忆能力、抗细胞凋亡的作用，并且抑制抗阻运动对大鼠海马ERK和BDNF活化的促进作用。总之抗阻运动可提高CUMS大鼠的学习、记忆和抑制能力的抵抗力。

有氧运动是人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼。Gabbard等研究了运动对学龄儿童记忆刷新能力的影响，得出结论：经过50分钟的有氧运动，儿童的数学能力和工作记忆刷新水平都得到了提高。Hillman等发现经过3周的有氧运动，实验组20名9-11岁学龄儿童的心肺功能有所改善，抑制控制和记忆刷新水平明显高于对照组。

综上所述，不同的运动形式都对人或动物记忆功能产生或多或少的积极影响，且研究者多进行短期的运动干预，缺乏长期跟踪训练能否可以提高被试者记忆水平的相关研究。

2.3 不同运动负荷对记忆力的影响

运动可以增进人的记忆力，这一点早在上世纪国内外的诸多研究中得到证实，而何种强度负荷的运动可以使得记忆功能发展得到最优化。有专家经实验分析认为高强度游泳训练可能会削弱小鼠记忆阶段空间问题的学习能力和认知能力，但对记忆能力没有显著影响。王伶、石丽云（2020）等在研究体育锻炼对大学生工作记忆的影响中，通过对被试学生施加中等强度的体育活动，利用Grant和Degenback的计算广度任务测试锻炼前后被试学生工作记忆的变化情况，得出中等强度有氧运动能有效提高大学生的工作记忆能力。Chen(2014)则提出了中、高强度有氧运动均能促进学龄儿童执行功能的不同观点，但前者的记忆刷新和抑制控制得分要高于后者。由此可以得出，中等强度的有氧运动可以改善记忆能力。综合上述文献可以得出不同的运动强度对记忆有着不同程度影响，即中等强度的体育活动对人记忆力具有一定的提升和改善作用，而过低或过高强度的体育活动则对其没有积极的影响。

2.4 关于运动对短时记忆和长时记忆影响的研究

记忆根据信息从输入到提取所经过的时间、信息编码方式和记忆阶段的不同，可分为瞬时记忆、短时记忆以及长时记忆。目前国内外关于运动对短时记忆影响的研究争议较多。王超、李芬芬（2015）等在体育锻炼对短时记忆力影响的实验研究中，通过控制70%-85%最大心率的运动强度，经过8周的体育锻炼后，发现被试对象的短时记忆发生了很大变化：近七成学生的记忆广度向正向发生转变；在记忆字长不变的情况下，记忆用时明显降低；80%的学生记忆广度得到了提高。而Etnier（2016）等人认为急性运动有益于认知，利用雷伊听词学习测试(Rey Auditory Verbal Learning Test，RAVLT)方法检验受试者在参加不同运动强度运动后所能回忆的最多单词数量，以此评估其短时记忆能力；研究结果显示，在运动强度相同的情况下，被试者的实验前后短时记忆没有显著性差异。Alves（2014）等与Etnier的结论相同，被试通过参加高低强度间歇形式的运动训练，以短时记忆评其估记忆力，结果显示：无论是高强度还是低强度的训练，所有被试的短时记忆测验成绩没有显著性差异。

长时记忆是信息经过充分加工后，在头脑中保持很长的记忆。长时记忆的时间为1分钟以上乃至终生，容量极大,包括人所记住的一切经验，可以说长时记忆是人们积累知识经验的重要手段之一。Labban（2018）在研究了急性运动对长期记忆编码和巩固的影响，发现与运动前相比，运动后记忆的学习效果最好，急性运动可以促进长时记忆的发展。

综上所述，运动锻炼可对长时记忆能力起到一定的促进作用，但运动锻炼对其他不同记忆类型（如短时记忆）是否有促进作用还需进一步实证研究。

3 有关“运动改变记忆”的生理机制研究

人类的大脑是所有神经系统的中心，并且承担着“指挥”作用，因此它是人体所有器官中最为复杂的一部份。记忆是大脑的高级认知功能中的一种，其运行过程有着非常复杂的机制。对于运动对记忆力影响的机制探究主要是从生物学角度来解释。

3.1 海马区体积变化对记忆的影响

大脑中分布着各个脑区，其中与记忆力相关的脑区主要是海马区域。对此，一些研究人员利用核磁共振成像来控制某一特定区域的体积或厚度的变化，并获得关于运动对记忆功能的影响的更多信息。Gothe（2018）等探讨了瑜伽练习者与对照组脑结构和功能的差异，使用核磁共振技术观察实验过程中海马体、丘脑以及脑激活的变化。研究结果表明，瑜伽组的左侧海马中灰质体积相较于对照组明显增大，而且背外侧前额叶皮层的激活也较后者减少。这表明了运动可以改变与记忆相关的特定脑区的结构和功能，进而影响记忆。

3.2 多巴胺浓度对记忆的影响

多巴胺(DA)是一种大脑中的丰富儿茶酚胺类神经递质，与人的运动、认知、学习、记忆和情感密切相关。记忆功能是由多巴胺神经元通过第二条间接接触的无数神经突触的直接结果，这些突触导致蛋白质磷酸化，促成新蛋白质的合成，从而使生物体能够产生短期和长期记忆。陆小香（2005）等以大鼠为实验对象，探讨游泳运动对其纹状体、下丘脑内多巴胺(DA)的含量及其代谢的影响；结果显示：大鼠经过游泳训练后，下丘脑中DA含量及MAO-B活性的影响无明显变化，而纹状体中的DA浓度在运动后有了较大幅度的提高，MAO-B的活性也是如此。由此可以得出，运动可以提高神经细胞中多巴胺浓度以及单胺氧化酶B的活性，这些变化有利于改善脑机能。

3.3 脑神经形态结构对记忆的影响

运动对大脑形成的影响是由于脑缺血，这改变了神经触点的参数结构，加强了神经触点的功能，从而提高了记忆力。金其贯（2015）等探讨了低氧和运动训练对大鼠学习记忆的作用和交互作用及其与突触可塑性之间的关系，得出长期的低氧暴露或运动训练可通过上调或下调海马GAP-43、SYP和NCAM mRNA的表达，增强或抑制海马突触结构的可塑性。由此可见，运动可增强记忆能力，并影响海马CA3区神经元突触结构发生可塑性变化，而后膜上致密物质的厚度与记忆力有着正相关的关系。

3.4 脑区血氧变化对记忆的影响

利用功能性近红外光谱技术（FNIRS）可以研究大脑中的血红蛋白和血红蛋白浓度的变化，并探索记忆中的神经机制。Yamazaki（2017）等在探究轻度的有氧运动对大脑空间记忆的影响时，采用此技术记录相关脑区血氧变化。研究结果表明，运动后的大脑记忆表现要明显好于运动前；而且运动后的右腹外侧前额皮质具有较高的氧合血红蛋白水平，前额区的氧合血红蛋白水平也较之前更高。这表明了运动改变了大脑的腹外侧前额皮质(VLPFC)和前极区(EPA)的氧合血红蛋白水平，并对记忆有改善作用。

4 研究展望

从近二十年文献研究内容可以发现，国内外众多研究者针对“运动是否改变记忆”、“运动怎样改变记忆”等问题进行了深入探索，并取得了一定的研究成果。研究者针对“运动改变记忆”相关问题的研究视角主要集中在人群、运动项目、运动形式、负荷量以及短时和长时记忆等方面。国内相关研究起步较晚，但发展迅速，成果比较突出。总体上而言，国内外研究者针对“运动干预记忆”的研究尚显不足，相关理论和实践仍有可拓展和丰富的空间。

4.1 丰富对于健康儿童的理论和实践

由于特殊儿童和老年人的认知能力存在一定的障碍，因此，早期最多的相关研究主要应用于临床领域，针对特殊儿童或患阿尔兹海默症的老年人等特殊人群。而健康儿童也是处于各种认知能力发展的关键期，同样也需要通过体育锻炼来“改造大脑”。基于对健康儿童的研究实证不多、研究尚显薄弱，相关研究有待进一步的丰富。

4.2 完善不同人群的“最优运动剂量”

倒U型理论（the inverted-U hypothesis）认为，运动强度与任务绩效之间存在一种倒U型关系，无论是在非常低的锻炼强度和非常高的锻炼强度水平上，这两种水平都无助于改进任务的执行，而中等强度的活动可能符合最佳的水平。至此儿童、成年人、老年人的运动剂量是否都可以参考中等强度这一标准，不同人群的“最优运动剂量”需要进行相关完善。