體育鍛煉在優(yōu)化老年人大腦功能中的作用

楊佳奕

古希臘人常因其對身體嚴格的紀律而令人印象深刻。希波克拉底的一句名言說道：“如果我們能給每個人適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)和鍛煉，不要太少也不要太多，我們就能找到最安全的健康之道?！彪m然這些直覺已經(jīng)存在了幾個世紀，但直到最近我們才開始為體育活動（PA）對身體和大腦的作用找到科學(xué)證據(jù)。20世紀80年代和90年代對動物的研究首次證明了這一點。從那時起，人們也開研究PA在對與年齡相關(guān)的認知衰退中的作用。這些研究很重要，因為神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)退行性疾病在發(fā)病率、死亡率、獨立性喪失、就業(yè)喪失和護理費用方面與巨大的社會成本相關(guān)。此外，由于這些疾病的風(fēng)險隨著年齡的增長而增加，隨著人口的老齡化，這個問題可能會激增。PA是治療方式中的首選，因為除了有效之外，它的成本很低，而且較為安全。本文將首先介紹相關(guān)的基本術(shù)語，然后將簡要回顧有關(guān)PA對大腦衰老過程的影響，即與年齡增長相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如癡呆和阿爾茨海默?。ˋD） 的相關(guān)研究成果。

1 相關(guān)術(shù)語的定義

體力活動（PA）是指骨骼肌產(chǎn)生的任何增加能量消耗的身體運動，鍛煉是為保持或提高身體素質(zhì)而計劃的、有組織的、重復(fù)性的體力活動。如果想要給出具體的干預(yù)措施，明確兩者的區(qū)別很重要，因為運動是PA的一個子集，與積極生活方式相關(guān)的PA，例如站立，做飯，步行也屬于PA的子集。已經(jīng)出現(xiàn)了一些指導(dǎo)公眾進行PA的指南。當(dāng)前的指南建議成人每周150分鐘的中等強度PA，或60分鐘的劇烈強度PA。

2 身體活動在預(yù)防癡呆或者AD中的作用

身體活動有預(yù)防癡呆或者AD作用的證據(jù)均來自病例對照研究以及橫斷面和縱向流行病學(xué)研究。但目前還沒有針對預(yù)防認知能力下降的體育鍛煉計劃的具體建議，這是由于RCT（隨機對照實驗）的缺乏。

在當(dāng)前這些縱向研究中，大多數(shù)研究的重點是研究體育鍛煉與癡呆或AD之間的關(guān)系。盡管有相似的結(jié)果，但這些研究在許多方面都存在差異。詳見表1。所有這些結(jié)果均受潛在癡呆癥和體育活動減少的潛在因素的控制。8項縱向流行病學(xué)研究中有2項沒有發(fā)現(xiàn)體育活動與癡呆之間有統(tǒng)計學(xué)意義的關(guān)聯(lián)。在大多數(shù)研究中，對體育活動評估的可靠性值得懷疑。多數(shù)研究對體育活動的評估即基于休閑和工作期間體育活動的綜合得分，以及平均能量消耗的估計。很少有研究使用科學(xué)的測量方法如雙標水法等?；顒拥念愋?，頻率和持續(xù)時間通常無法量化，被試自我報告的活動也存在偏差。大多數(shù)流行病學(xué)研究都試圖通過排除認知功能低下的受試者來減少AD早期行為改變對體育活動的潛在影響。但是，研究中未評估的行為障礙（例如抑郁癥）通常在AD之前發(fā)生，有可能導(dǎo)致體育活動量降低。研究過程中平均隨訪時間較短（3-7年），而病理學(xué)中通常在開始有癥狀并能確診癡呆要十年或更長時間。只有很有限的研究調(diào)查了中年體育活動與癡呆或AD風(fēng)險之間的長期關(guān)聯(lián)。許多其他潛在的混雜因素也可能會影響運動與癡呆風(fēng)險之間的關(guān)系。

在一些隨機對照實驗（RCT）中，也報告了體育鍛煉對無癡呆參與者認知能力的有益影響，但這些RCT中大多數(shù)是基于年輕參與者的小樣本，并且是短期試驗，沒有評估AD或癡呆的發(fā)病率。這些隨機對照試驗得出的結(jié)論是，與對照組相比，參加體育鍛煉計劃的人的認知功能提高了。其他RCT研究也都沒有發(fā)現(xiàn)任何體育鍛煉對老年人認知功能的改善。一種解釋可能是，大多數(shù)運動計劃都持續(xù)數(shù)月，而體育鍛煉可以認知功能的改善可能是長期的。在2008年，Lauttenschlager及其同事發(fā)表了第一項試驗，表明體育鍛煉計劃（約20分鐘/天）適度改善了170位患有主觀和客觀輕度認知障礙的老年人的認知功能。相對于常規(guī)護理對照組，六個月后阿爾茨海默氏病評估量表-認知亞量表（ADAS-cog）平均改善了1.3點，而18個月時平均改善了0.69點。Williamson及其同事在2009年進行了老年人生活方式的干預(yù)和獨立性試驗。在這項RCT研究中，有102名有行動障礙風(fēng)險的老年人參加了1年的體育鍛煉，其身體活動和認知功能的表現(xiàn)之間存在顯著相關(guān)性。Lautenschlager等人報道了一項研究的結(jié)果，在該研究中，有自我報告的記憶問題（但沒有達到癡呆的標準）的參與者被隨機分配到一個24周的教育和日常護理組或一個家庭PA項目。在一年的干預(yù)后，結(jié)果顯示，PA組在阿爾茨海默病評估量表-認知亞量表（ADAS-Cog）分數(shù)（可能的范圍，0-70）上的表現(xiàn)明顯優(yōu)于教育對照組。大多數(shù)老年人體育鍛煉的RCT表明，執(zhí)行控制有選擇性的改善。也有越來越多的證據(jù)表明，老年人的體力活動和認知之間存在聯(lián)系。

在一些動物模型中，也印證了這些研究的結(jié)果。關(guān)于嚙齒動物的大量研究表明，運動可以改善與任務(wù)有關(guān)的記憶。體育活動可能通過幾種生物學(xué)機制直接調(diào)節(jié)b-淀粉樣蛋白的形成。Cotman及其同事于2007年發(fā)表的研究關(guān)于體育活動促進大腦健康的多種潛在機制。一種假設(shè)是腦血管功能的改善，體育鍛煉可以在有氧訓(xùn)練后的幾周內(nèi)刺激大腦灌注和血管生成。其他相關(guān)機制可能是體育活動對炎癥的預(yù)防作用及其對生長因子抑制的影響。關(guān)于動物的研究已經(jīng)得出令人信服的證據(jù)，認為體育活動可以刺激神經(jīng)發(fā)生，增強大腦的細胞結(jié)構(gòu)，并可能影響認知相關(guān)的病理過程，例如AD期間b-淀粉樣蛋白的形成。

目前尚不清楚最有效的體育活動的類型和時間對認知能力下降的作用，盡管缺乏確鑿的證據(jù)來回答這些問題，但越來越多的研究表明，體育鍛煉可降低癡呆癥和AD的風(fēng)險。自愿和強迫運動是否會帶來相同的效果還有待確定（見表格1）。

3 結(jié)論與展望

定期進行體育鍛煉是改善老年人大腦功能的關(guān)鍵因素。越來越多的證據(jù)表明，積極的生活對老年人群的大腦功能具有保護作用。未癡呆參與者的短期RCT和生物學(xué)研究表明，體育鍛煉可改善老年受試者的認知功能。但是，尚無RCT證明定期進行體育鍛煉可以預(yù)防癡呆。此外，RCT中也沒有確定體育鍛煉的類型，持續(xù)時間和強度及其對認知功能各方面的精確影響。未來的研究應(yīng)集中于制定特定的運動計劃以推遲或降低癡呆的風(fēng)險。進行中的大型RCT可能會在未來為這些問題提供一些答案。截至目前，許多疾病的預(yù)防已經(jīng)依賴于健康的飲食和生活方式干預(yù)。

總體而言，有確鑿的證據(jù)表明PA不僅有益于身體，而且有益于大腦。從基礎(chǔ)科學(xué)的角度來看，有證據(jù)表明PA對海馬體，紋狀體和前額葉皮層的結(jié)構(gòu)和功能具有積極作用。從應(yīng)用的角度來看，許多研究都支持這樣的結(jié)論，即任何強度的常規(guī)PA均可預(yù)防正常的年齡相關(guān)的認知能力下降和年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病（如AD和癡呆）的風(fēng)險。有關(guān)PA的神經(jīng)保護作用的研究正在許多實驗室中進行，其專業(yè)范圍從心理學(xué)，生物學(xué)和神經(jīng)科學(xué)到神經(jīng)病學(xué)，然而在跨學(xué)科的研究使得難以將分析結(jié)果整合到各個分析層次中。從動物模型文獻一貫支持運動對海馬和紋狀體的積極影響，但很少有研究能夠檢查運動對人腦的細胞和分子機制。在未來，腦成像技術(shù)的發(fā)展可能會推動在此領(lǐng)域下相關(guān)研究的發(fā)展。這將為PA對大腦的影響提供有意義的生物證據(jù)。并為指導(dǎo)老年人通過身體活動改善認知功能提供理論依據(jù)。

（作者單位：上海交通大學(xué)）