從腦科學看體育運動與學習

/ 上海體育學院

青少年是我國未來發展的主力軍，他們的健康成長歷來是家庭、學校和社會密切關注的問題。青少年體質監測報告顯示，中小學生超重、肥胖率呈上升趨勢；“運動不足”已經成為肥胖、慢性病低齡化的主要原因。盡管如此，一些老師和家長依然認為，參加體育運動會占用孩子學習時間，影響孩子的學習成績，因而忽略了運動技能的學習。運動真的會耽誤學習嗎？認知神經科學專家認為，在現今所做的所有事情當中，運動最能改變我們的大腦，運動可以使我們更聰明、更快樂。

運動可以提高學業成績，提高孩子的注意力

美國著名的心理學家Hillman教授在研究中發現，有氧體適能越高的孩子，其數學成績和閱讀成績越好。其中，有氧體適能能夠通過有氧運動提高，如慢跑、騎自行車等。之后Hillman教授對此作了進一步的研究，結果發現，一次性、20分鐘、60%最大心率的跑步運動能夠顯著提高注意力，有效提高學業成績。

有氧運動為什么可以提高學習成績呢？其中的奧妙就在于我們的大腦中，有一種適應能力的器官，就像可以通過舉杠鈴來鍛煉肌肉一樣，輸入大量信息就可以塑造大腦。越是頻繁地使用大腦，它的適應能力就越強。學習的過程就是由神經元鏈接完成的。運動作為一種刺激，能夠激發釋放一些促進神經遞質，增強突觸的生長和鏈接；能為大腦制造替換零件，誘發神經新生；還能促進神經系統分泌多種營養因子，例如胰島素因子（IGF-1和BDNF），這些生長因子不僅能快速加快神經細胞的分裂速度，還能促進神經細胞創建更多的聯結，提升腦力，進而促進學習。

在大腦中，任何引起細胞活動的事情都是一種壓力形式，壓力感是一種我們對大腦細胞承受壓力的情緒回應。對大腦而言，壓力是必需的，沒有好壞之分，只是程度有輕重而已。而運動本身是一種壓力形式，對個體提升壓力反應閾值、適應壓力起到關鍵作用：可促使大腦的修復機制為即將到來的挑戰留下更強壯的細胞，增強其適應能力；通過促使BDNF和IGF-1等神經遞質的釋放，阻止慢性壓力對大腦的破壞作用；通過限制皮質醇的增加，提高血清素、去甲腎上腺素和多巴胺這些調控神經遞質的水平，來緩解壓力。因此，體育運動對于課業繁忙的青少年來說是一種健康有益的解壓方式。

在學習過程中，青少年難免會遇到挫折，產生焦慮或抑郁的情緒。這些情緒都是自發的反應，是交感神經系統和下丘腦-腦垂體-腎上腺軸（HPA軸）進入高速運轉狀態的表現。在應激反應中，焦慮可以提高孩子的注意力，有利于應對挑戰。但是，如果青少年自己無法解決當前的問題，持續處于焦慮狀態，這種情緒就會產生壓迫意識，使大腦失去洞察力。有研究指出，運動能夠減緩焦慮狀態。運動過程中釋放的心鈉素（ANP），可以改變HPA軸活性，減緩焦慮，因此，ANP又被稱為HPA軸的剎車閘。同時，心情的好壞與大腦分泌內啡肽的多少有密切關系，而運動恰恰會增加內啡肽的分泌，讓大腦產生欣快感，并觸發獎勵中樞，改善情緒和提高幸福感。因此，每次體育運動結束常會讓人產生一種酣暢淋漓、心情愉悅的感受，可以為之后的學習提供良好的情緒狀態和心理基礎。

有數據顯示，中國兒童多動癥（ADHD）的患病率是4.31%～5.83%，即約有2000萬兒童。注意力差是多動癥兒童的主要癥狀之一，如何改善注意能力也一直是研究者們關注的重點問題。運動心理學家們發現，經過20分鐘中等強度（75%最大心率）的跑步運動后，能夠顯著緩解多動癥的主要癥狀，即抑制能力低下導致的注意力不集中。這一重要發現也與運動改善大腦相關。多巴胺和去甲腎上腺素是調節注意力系統的主角，運動可以促進這些神經遞質的生成，進而緩解ADHD，并且這種效果是立竿見影的。同時，過度活躍的小腦也是ADHD兒童焦躁不安的因素，運動增加的多巴胺和去甲腎上腺素也可使小腦恢復正常。

來自腦科學的研究顯示，參加體育運動并不會耽誤孩子的學習。不僅如此，體育運動還能改變孩子的大腦結構，提高腦細胞活性，進而提高學習成績，緩解壓力，調節情緒，甚至改善學習障礙兒童的注意能力。

體育課程應走向專項化

隨著“新課程改革”“陽光體育”的推行，校園體育的發展也取得了一定的效果，體育課不再成為可有可無的“擺設”，不再是語數外課程的“犧牲品”。但有家長認為，孩子只要離開教室出去伸展活動就是進行體育鍛煉了。他們認為孩子每天上下學走路40分鐘的運動量足矣，不需要再鍛煉了。這些觀念都是錯誤的。運動科學研究表明，身體活動不能代表體育鍛煉，體育鍛煉既有量的積累，還有運動強度的要求。

《中國青少年課外體育鍛煉現狀及影響因素研究報告》的作者章建成等人對我國8所城市（6個地區）青少年課外體育鍛煉現狀及影響因素進行了調研，結果發現，只有21.8%的學校鍛煉時間大于等于1小時，且年級間差異顯著：小學生表現最好（27.4%）、初中生次之（20.1%）、高中生最差（11.9%）。在運動強度方面，國家體育總局針對6至19歲兒童青少年進行了體育健身活動和體質狀況抽測調查，結果顯示，我國兒童青少年體育鍛煉的有效負荷有待提高。而《中共中央國務院關于加強青少年體育增強青少年體質的意見》提出，“凡沒有體育課的當天，學校必須在下午課后組織學生進行1小時集體體育鍛煉”，并將其列入教學計劃嚴格執行。2018年初，由國家兒童醫學中心等單位合作完成的國內首部《中國兒童青少年身體活動指南》（以下簡稱《指南》）正式發布?！吨改稀方ㄗh，兒童青少年要每天累積至少60分鐘的中高等強度身體活動，還建議青少年兒童應多進行一些抗阻運動（抗阻運動又稱力量訓練，不僅可以增加青少年肌肉力量及耐力，還能改善神經肌肉的控制能力，提高骨密度，促進青少年生長發育）?！吨改稀吩诤粲跫訌婓w育運動的同時，還對兒童青少年體育運動時長和運動強度提出了要求，提出了有氧運動、無氧運動和抗阻運動等多種運動方式。

目前，我國體育呈現出“碎片式”教學，經常是考什么就教什么，很多學生上了12年體育課連一門項目技能都沒有掌握。近年來，為滿足學生多樣化的需求，全國多個省市實施了體育專項化教學，以體育項目為引導，尊重青少年的個性發展，在滿足多樣化體育項目需求的同時，激發青少年參加體育鍛煉的熱情，促進其全面發展、身心健康。

越來越多的研究表明，運動不僅能健身，還能健腦，是改善腦功能的經濟有效的方式。我們應注意對“量”的控制，既要保證適當的時長，也要達到一定的強度，使青少年從小培養運動愛好，形成運動習慣，樹立終身體育鍛煉的理念。