近二十年關于“運動改變記憶”的文獻綜述與展望

王成乾 王兆斌

1.東北師范大學體育學院，吉林 長春 130024；

2.江蘇師范大學體育學院，江蘇 徐州 221000

大腦是人體最復雜的器官，破譯大腦的運轉密碼、揭開生命之謎，是令無數科學家殫精竭慮的艱難課題。隨著認知神經科學的發展，眾多證據表明，體育運動可以顯著提高記憶功能，運動讓我們的大腦做好了準備，提高了大腦記憶和處理信息的能力。人類的記憶功能是由無數神經突觸點的直接變化而產生的，這些突觸點是多巴胺(DA)神經元的間接接觸，通過第二信使產生蛋白質，進入細胞核，開始合成新的蛋白質，從而產生記憶。體育鍛煉可以加速多巴胺的分泌和傳遞，提高神經系統的興奮性，改善神經系統功能，建立更多的記憶突觸。本研究通過對相關文獻資料進行分類梳理，并對相關問題進行研究展望。

1 “運動改變記憶”研究文獻可視化分析

1.1 文獻數量

在中國知網(CNKI網絡版)上以運動、記憶力、干預等關鍵詞作為主題詞進行檢索，并且以2001-2020年作為時間界限進行相關研究文章檢索，檢索結果為1148條記錄，可以得出該時間段內有關“運動改變記憶”的研究文章年均發文量為57.4條，其中學術期刊文章300篇，學位論文文章758篇，會議文章90篇。各類型刊種學術發展趨勢如圖1所示。

圖1 “運動改變記憶”相關期刊的學術發展趨勢圖

從刊物種類上看，有關“運動改變記憶”的相關研究主要集中在學術期刊和學位論文上，學位論文居多；另一方面，從研究趨勢上來看，總體上一直處于上升的趨勢，其中2013-2014年、2015—2016年以及2018-2019年針對運動干預記憶的研究出現三個小高峰，且在2019年達到上升的頂峰,其他年份則呈現出輕微的上下波動趨勢。2020年可能是受到疫情的影響，相關發文量有所下滑。

1.2 基金項目

2001-2020年“運動改變記憶”的相關研究文章中，國家自然科學基金項目有142項、國家重點基礎研究發展規劃（973計劃）項目10項、其他基金項目68項以及國家社會科學基金項目8項，其中各基金項目所占比例（見圖2）。從圖2可以發現。國家自然科學基金項目所占比重最大，為62%；其次是其他項目，為30%。根據上述圖文資料，可知“運動改變記憶”的相關研究一直受到國家和社會的高度重視。

圖2 運動干預記憶研究文章基金項目統計圖

2 有關“運動改變記憶”的研究現狀

根據相關文獻的梳理，對其進行分類，發現“運動改變記憶”的相關研究主要是從不同運動項目、不同運動方式、不同負荷量對記憶的影響以及運動對不同人群、短時記憶與長時記憶的影響等角度進行研究。

2.1 運動對不同人群記憶力影響

探究運動對人類記憶力的影響最早是針對于認知障礙人群，心理學家發現運動鍛煉手段與醫療干預相比，更加經濟、安全、易操作，于此運動鍛煉作為一種醫療手段開始應用于特殊人群的認知改善。陳愛國、金柳（2006）等發現，失聰兒童經過11周得運動鍛煉，其工作記憶得到了提高，原因是運動激活了大腦。景靜（2013）認為訓練可以有效改善輕度遺忘性認知障礙老年人的行為記憶和老年人的記憶。這都表明了參與運動可以代替藥物治療來干預認知障礙人群的行為記憶。目前，關于運動對健康人群記憶力影響的研究比較豐富，諸多的研究也認為一定強度的運動在能夠提升和改善記憶力。Stute Katharina、Hudl Nicole（2020）等討論了認知老化過程和調節因素對運動認知關系的影響，分析得出急性中等強度運動對健康老年人的工作記憶表現有輕微的有益影響。這也進一步說明了關于運動對記憶力的影響干預，由特殊人群擴散到兒童青少年，研究人群更加寬廣。綜上所述，有關運動對記憶影響的研究較為豐富，研究最初更集中于認知障礙人群和老年人群體，對于健康學齡期兒童的研究涉及較少。

2.2 不同運動方式對記憶力影響

抗阻運動指的是肌肉在克服外來阻力時進行的主動運動。梁軍（2019）研究發現，抗阻力運動能有效減少癲癇大鼠癲癇發病次數，改善大鼠記憶力，減少癲癇引起的記憶缺陷。也有研究發現PD98059可逆轉抗阻運動對CUMS大鼠抗抑郁、提高學習記憶能力、抗細胞凋亡的作用，并且抑制抗阻運動對大鼠海馬ERK和BDNF活化的促進作用。總之抗阻運動可提高CUMS大鼠的學習、記憶和抑制能力的抵抗力。

有氧運動是人體在氧氣充分供應的情況下進行的體育鍛煉。Gabbard等研究了運動對學齡兒童記憶刷新能力的影響，得出結論：經過50分鐘的有氧運動，兒童的數學能力和工作記憶刷新水平都得到了提高。Hillman等發現經過3周的有氧運動，實驗組20名9-11歲學齡兒童的心肺功能有所改善，抑制控制和記憶刷新水平明顯高于對照組。

綜上所述，不同的運動形式都對人或動物記憶功能產生或多或少的積極影響，且研究者多進行短期的運動干預，缺乏長期跟蹤訓練能否可以提高被試者記憶水平的相關研究。

2.3 不同運動負荷對記憶力的影響

運動可以增進人的記憶力，這一點早在上世紀國內外的諸多研究中得到證實，而何種強度負荷的運動可以使得記憶功能發展得到最優化。有專家經實驗分析認為高強度游泳訓練可能會削弱小鼠記憶階段空間問題的學習能力和認知能力，但對記憶能力沒有顯著影響。王伶、石麗云（2020）等在研究體育鍛煉對大學生工作記憶的影響中，通過對被試學生施加中等強度的體育活動，利用Grant和Degenback的計算廣度任務測試鍛煉前后被試學生工作記憶的變化情況，得出中等強度有氧運動能有效提高大學生的工作記憶能力。Chen(2014)則提出了中、高強度有氧運動均能促進學齡兒童執行功能的不同觀點，但前者的記憶刷新和抑制控制得分要高于后者。由此可以得出，中等強度的有氧運動可以改善記憶能力。綜合上述文獻可以得出不同的運動強度對記憶有著不同程度影響，即中等強度的體育活動對人記憶力具有一定的提升和改善作用，而過低或過高強度的體育活動則對其沒有積極的影響。

2.4 關于運動對短時記憶和長時記憶影響的研究

記憶根據信息從輸入到提取所經過的時間、信息編碼方式和記憶階段的不同，可分為瞬時記憶、短時記憶以及長時記憶。目前國內外關于運動對短時記憶影響的研究爭議較多。王超、李芬芬（2015）等在體育鍛煉對短時記憶力影響的實驗研究中，通過控制70%-85%最大心率的運動強度，經過8周的體育鍛煉后，發現被試對象的短時記憶發生了很大變化：近七成學生的記憶廣度向正向發生轉變；在記憶字長不變的情況下，記憶用時明顯降低；80%的學生記憶廣度得到了提高。而Etnier（2016）等人認為急性運動有益于認知，利用雷伊聽詞學習測試(Rey Auditory Verbal Learning Test，RAVLT)方法檢驗受試者在參加不同運動強度運動后所能回憶的最多單詞數量，以此評估其短時記憶能力；研究結果顯示，在運動強度相同的情況下，被試者的實驗前后短時記憶沒有顯著性差異。Alves（2014）等與Etnier的結論相同，被試通過參加高低強度間歇形式的運動訓練，以短時記憶評其估記憶力，結果顯示：無論是高強度還是低強度的訓練，所有被試的短時記憶測驗成績沒有顯著性差異。

長時記憶是信息經過充分加工后，在頭腦中保持很長的記憶。長時記憶的時間為1分鐘以上乃至終生，容量極大,包括人所記住的一切經驗，可以說長時記憶是人們積累知識經驗的重要手段之一。Labban（2018）在研究了急性運動對長期記憶編碼和鞏固的影響，發現與運動前相比，運動后記憶的學習效果最好，急性運動可以促進長時記憶的發展。

綜上所述，運動鍛煉可對長時記憶能力起到一定的促進作用，但運動鍛煉對其他不同記憶類型（如短時記憶）是否有促進作用還需進一步實證研究。

3 有關“運動改變記憶”的生理機制研究

人類的大腦是所有神經系統的中心，并且承擔著“指揮”作用，因此它是人體所有器官中最為復雜的一部份。記憶是大腦的高級認知功能中的一種，其運行過程有著非常復雜的機制。對于運動對記憶力影響的機制探究主要是從生物學角度來解釋。

3.1 海馬區體積變化對記憶的影響

大腦中分布著各個腦區，其中與記憶力相關的腦區主要是海馬區域。對此，一些研究人員利用核磁共振成像來控制某一特定區域的體積或厚度的變化，并獲得關于運動對記憶功能的影響的更多信息。Gothe（2018）等探討了瑜伽練習者與對照組腦結構和功能的差異，使用核磁共振技術觀察實驗過程中海馬體、丘腦以及腦激活的變化。研究結果表明，瑜伽組的左側海馬中灰質體積相較于對照組明顯增大，而且背外側前額葉皮層的激活也較后者減少。這表明了運動可以改變與記憶相關的特定腦區的結構和功能，進而影響記憶。

3.2 多巴胺濃度對記憶的影響

多巴胺(DA)是一種大腦中的豐富兒茶酚胺類神經遞質，與人的運動、認知、學習、記憶和情感密切相關。記憶功能是由多巴胺神經元通過第二條間接接觸的無數神經突觸的直接結果，這些突觸導致蛋白質磷酸化，促成新蛋白質的合成，從而使生物體能夠產生短期和長期記憶。陸小香（2005）等以大鼠為實驗對象，探討游泳運動對其紋狀體、下丘腦內多巴胺(DA)的含量及其代謝的影響；結果顯示：大鼠經過游泳訓練后，下丘腦中DA含量及MAO-B活性的影響無明顯變化，而紋狀體中的DA濃度在運動后有了較大幅度的提高，MAO-B的活性也是如此。由此可以得出，運動可以提高神經細胞中多巴胺濃度以及單胺氧化酶B的活性，這些變化有利于改善腦機能。

3.3 腦神經形態結構對記憶的影響

運動對大腦形成的影響是由于腦缺血，這改變了神經觸點的參數結構，加強了神經觸點的功能，從而提高了記憶力。金其貫（2015）等探討了低氧和運動訓練對大鼠學習記憶的作用和交互作用及其與突觸可塑性之間的關系，得出長期的低氧暴露或運動訓練可通過上調或下調海馬GAP-43、SYP和NCAM mRNA的表達，增強或抑制海馬突觸結構的可塑性。由此可見，運動可增強記憶能力，并影響海馬CA3區神經元突觸結構發生可塑性變化，而后膜上致密物質的厚度與記憶力有著正相關的關系。

3.4 腦區血氧變化對記憶的影響

利用功能性近紅外光譜技術（FNIRS）可以研究大腦中的血紅蛋白和血紅蛋白濃度的變化，并探索記憶中的神經機制。Yamazaki（2017）等在探究輕度的有氧運動對大腦空間記憶的影響時，采用此技術記錄相關腦區血氧變化。研究結果表明，運動后的大腦記憶表現要明顯好于運動前；而且運動后的右腹外側前額皮質具有較高的氧合血紅蛋白水平，前額區的氧合血紅蛋白水平也較之前更高。這表明了運動改變了大腦的腹外側前額皮質(VLPFC)和前極區(EPA)的氧合血紅蛋白水平，并對記憶有改善作用。

4 研究展望

從近二十年文獻研究內容可以發現，國內外眾多研究者針對“運動是否改變記憶”、“運動怎樣改變記憶”等問題進行了深入探索，并取得了一定的研究成果。研究者針對“運動改變記憶”相關問題的研究視角主要集中在人群、運動項目、運動形式、負荷量以及短時和長時記憶等方面。國內相關研究起步較晚，但發展迅速，成果比較突出。總體上而言，國內外研究者針對“運動干預記憶”的研究尚顯不足，相關理論和實踐仍有可拓展和豐富的空間。

4.1 豐富對于健康兒童的理論和實踐

由于特殊兒童和老年人的認知能力存在一定的障礙，因此，早期最多的相關研究主要應用于臨床領域，針對特殊兒童或患阿爾茲海默癥的老年人等特殊人群。而健康兒童也是處于各種認知能力發展的關鍵期，同樣也需要通過體育鍛煉來“改造大腦”。基于對健康兒童的研究實證不多、研究尚顯薄弱，相關研究有待進一步的豐富。

4.2 完善不同人群的“最優運動劑量”

倒U型理論（the inverted-U hypothesis）認為，運動強度與任務績效之間存在一種倒U型關系，無論是在非常低的鍛煉強度和非常高的鍛煉強度水平上，這兩種水平都無助于改進任務的執行，而中等強度的活動可能符合最佳的水平。至此兒童、成年人、老年人的運動劑量是否都可以參考中等強度這一標準，不同人群的“最優運動劑量”需要進行相關完善。

4.3 加強對干預項目創新研究

體育運動可以改造大腦，促進記憶的發展，這一點早已被相關研究證實。那么采用不同的運動項目是否也會對記憶水平的提高產生不同的影響？目前有關研究并沒有對此進行深入地探討。因此未來應本著推廣性、普及性、科學性、適用性等原則加強對相關運動項目的創新性研究，將運動作為提高記憶能力的重要方式。