坚持跑步为什么会提高大脑认知能力，有什么科学依据吗？ 第1页

科学依据很多。不限于跑步，坚持体育锻炼似乎可以改善人一生中的认知健康水平。

• 神经影像学数据显示，健康的心肺功能可以延缓衰老过程中与年龄相关的脑组织（灰质和白质）损失，有概率改善特定脑结构的健康程度^[1][2]；
• 有氧运动可以增加流过大脑的血量，尤其是在涉及信息检索和执行功能的脑区，可能有助于降低患上抑郁症或神经退行性疾病的风险；
• 有氧运动可能影响表观遗传修饰^[3]和分子通路、线粒体的行为、涉及脑源性神经营养因子 (BDNF) 的分子系统。通常，在半年间定期跑步和/或进行其他有氧运动，就能让所有年龄段的平时不怎么运动的人自己体验到一些改善；
• 有氧运动可以改善前额叶和顶叶在认知挑战任务中的表现^[4]；在年轻人身上，这不止能提高快速反应过程中行动检测的效率，还能在需要灵活改变策略的任务期间改善传统上称为“注意力分配”的过程^[5]；
• 电生理学研究也支持“心肺健康或积极的生活方式可以改善认知相关的神经活动”。

要注意的是，跑步在“提高大脑认知能力”方面的作用并不比其他有氧运动优越。跑得太多、配套设施不合适、姿势不对、运气不好等因素可能损伤人的膝盖、脚踝等部位，有概率引起严重的问题。每天步行 30 分钟就足以让 50~55 岁的女性抑郁症患者更有活力和信心^[6]，大概对其他年龄段、其他性别的抑郁症患者也有效，亦能帮助预防抑郁症。

• 血液中的脑源性神经营养因子水平与海马体积有关，有氧运动上调血清中的脑源性神经营养因子水平，在统计上与儿童和老人的海马体积增加有关，在儿童身上与更好的记忆表现有统计学关联。但其数值还没到值得将全国的小学生都拉去每天跑十圈的地步。
• 一项研究考察了 1206 名健康人的步行耐力与认知功能的关系，受试者平均年龄 28.8 岁，45.5% 为男性。结果显示较高水平的步行耐力与整体认知功能增强有统计学关联。性别、年龄、教育程度、BMI、HBA1c、动脉血压等变量并没有改变结果的整体模式^[7]。
• 一项研究调查了 206 名成年人在六个月内每周至少锻炼四天的情况。受试者平均年龄 66 岁，在实验开始时、三个月后、六个月后各接受思维和记忆测试，并以超声波监测流过大脑的血量。有氧运动计划从每天 20 分钟开始，在六个月间增加到 40 分钟。实验结束时，受试者在执行功能测试中的成绩改善了 5.7%，在语言流畅性方面的成绩改善了 2.4%，大脑血流量增加 2.8%~
• 埃里克森等调查了 165 名 59 至 81 岁之间的、认知健康的老年人，通过最大分级运动测试评估他们的心肺健康水平，让他们执行空间记忆任务，并使用功能磁共振成像 (fMRI) 测量他们的海马体积。结果表明，心肺健康水平较高的受试者双侧海马体积都较大，并与更好的空间记忆表现统计学相关^[8]。
• 一项研究对 120 名老年人进行随机对照设计，发现运动组的海马体积相比对照组增加了 2%，并表现出更高水平的血清脑源性神经营养因子水平和更大幅度的空间记忆改善^[9]。
• 一项研究将 124 名年龄在 60 至 75 岁之间的老年人随机分配去接受为期 6 个月的步行训练（有氧运动）或柔韧性训练（非有氧运动）。结果表明，步行组在一系列认知任务中的表现改善，而柔韧组没有这种现象^[10]。

总之，有氧运动对正常衰老的人和患有阿尔茨海默症、精神分裂症等各种脑部疾病的人群的认知能力和大脑健康有相似的益处。

历史上，人们曾经担忧跑得太多会损伤大脑。针对从意大利到挪威的赛程 64 天的 4487 千米长跑比赛的参与者的一项研究显示，这样的超级长跑似乎会导致人的大脑暂时缩小，受影响最大的是视觉皮层（可能是因为铺装路面过于千篇一律），但参与者的大脑在比赛结束后半年内恢复原体积。参与者的膝盖等部位的软骨在前 2500 千米赛程内呈现一些损伤和退化，那之后徐徐修复^[11]。

动物的脑可以在和外界或自身互动的过程中改变结构和功能。过去一百多万年间，基于身体运动的战斗、逃跑、探索、觅食、自卫、求偶、发明、仪式、舞蹈等行为，在人的生存、适应、发展过程中发挥了重大的作用，狩猎在很大程度上塑造了人。二十世纪的理论认为，涉及上述行为的脑区，尤其是在记忆处理中有基本作用的海马体，受身体运动的影响十分明显；其余脑区出于能量效率，在演化过程中也会受到身体运动的影响。近年来，更多的研究显示人的“看起来很简单的身体运动”会激活巨大范围的神经细胞，旋转眼球会激活约一半神经元，那么身体运动的影响就更没有特别的边界了。

参考

1. ^ Aerobic fitness reduces brain tissue loss in aging humans. Colcombe SJ, Erickson KI, Raz N, Webb AG, Cohen NJ, McAuley E, Kramer AF J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2003 Feb; 58(2):176-80.
2. ^ Aerobic exercise training increases brain volume in aging humans. Colcombe SJ, Erickson KI, Scalf PE, Kim JS, Prakash R, McAuley E, Elavsky S, Marquez DX, Hu L, Kramer AF J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2006 Nov; 61(11):1166-70.
3. ^ 几种脑部疾病的病理学可能与表观遗传修饰有关 Sweatt JD. Experience-dependent epigenetic modifications in the central nervous system. Biol Psychiatry. 2009 Feb 1;65(3):191-7. doi: 10.1016/j.biopsych.2008.09.002. Epub 2008 Nov 12. PMID: 19006788; PMCID: PMC3090137.
4. ^ Cardiovascular fitness, cortical plasticity, and aging. Colcombe SJ, Kramer AF, Erickson KI, Scalf P, McAuley E, Cohen NJ, Webb A, Jerome GJ, Marquez DX, Elavsky S Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 Mar 2; 101(9):3316-21.
5. ^ Themanson JR, Pontifex MB, Hillman CH. Fitness and action monitoring: evidence for improved cognitive flexibility in young adults. Neuroscience. 2008 Nov 19;157(2):319-28. doi: 10.1016/j.neuroscience.2008.09.014. Epub 2008 Sep 13. PMID: 18845227; PMCID: PMC2657808.
6. ^ https://doi.org/10.1016/j.amepre.2014.09.030
7. ^ Opel, N., Martin, S., Meinert, S. et al. White matter microstructure mediates the association between physical fitness and cognition in healthy, young adults. Sci Rep 9, 12885 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-49301-y
8. ^ Erickson KI, Prakash RS, Voss MW, Chaddock L, Hu L, Morris KS, White SM, Wójcicki TR, McAuley E, Kramer AF. Aerobic fitness is associated with hippocampal volume in elderly humans. Hippocampus. 2009 Oct;19(10):1030-9. doi: 10.1002/hipo.20547. PMID: 19123237; PMCID: PMC3072565.
9. ^ Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. Erickson KI, Voss MW, Prakash RS, Basak C, Szabo A, Chaddock L, Kim JS, Heo S, Alves H, White SM, Wojcicki TR, Mailey E, Vieira VJ, Martin SA, Pence BD, Woods JA, McAuley E, Kramer AF Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Feb 15; 108(7):3017-22.
10. ^ Kramer AF, Hahn S, Cohen NJ, Banich MT, McAuley E, Harrison CR, Chason J, Vakil E, Bardell L, Boileau RA, Colcombe A. Ageing, fitness and neurocognitive function. Nature. 1999 Jul 29;400(6743):418-9. doi: 10.1038/22682. PMID: 10440369.
11. ^ Freund W, Faust S, Birklein F, Gaser C, Wunderlich AP, Müller M, Billich C, Juchems MS, Schmitz BL, Grön G, Schütz UH. Substantial and reversible brain gray matter reduction but no acute brain lesions in ultramarathon runners: experience from the TransEurope-FootRace Project. BMC Med. 2012 Dec 21;10:170. doi: 10.1186/1741-7015-10-170. PMID: 23259507; PMCID: PMC3566943.