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(duì)身體嚴(yán)格的紀(jì)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(gè)人適當(dāng)?shù)臓I(yíng)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(gè)世紀(jì)，但直到最近我們才開始為體育活動(dòng)（PA）對(duì)身體和大腦的作用找到科學(xué)證據(jù)。20世紀(jì)80年代和90年代對(duì)動(dòng)物的研究首次證明了這一點(diǎn)。從那時(shí)起，人們也開研究PA在對(duì)與年齡相關(guān)的認(rèn)知衰退中的作用。這些研究很重要，因?yàn)樯窠?jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)退行性疾病在發(fā)病率、死亡率、獨(dú)立性喪失、就業(yè)喪失和護(hù)理費(fèi)用方面與巨大的社會(huì)成本相關(guān)。此外，由于這些疾病的風(fēng)險(xiǎn)隨著年齡的增長(zhǎng)而增加，隨著人口的老齡化，這個(gè)問題可能會(huì)激增。PA是治療方式中的首選，因?yàn)槌擞行е?，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(jiǎn)要回顧有關(guān)PA對(duì)大腦衰老過程的影響，即與年齡增長(zhǎng)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(dòng)（PA）是指骨骼肌產(chǎn)生的任何增加能量消耗的身體運(yùn)動(dòng)，鍛煉是為保持或提高身體素質(zhì)而計(jì)劃的、有組織的、重復(fù)性的體力活動(dòng)。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?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是PA的一個(gè)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(jìn)行PA的指南。當(dāng)前的指南建議成人每周150分鐘的中等強(qiáng)度PA，或60分鐘的劇烈強(qiáng)度PA。

2 身體活動(dòng)在預(yù)防癡呆或者AD中的作用

身體活動(dòng)有預(yù)防癡呆或者AD作用的證據(jù)均來自病例對(duì)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(duì)預(yù)防認(rèn)知能力下降的體育鍛煉計(jì)劃的具體建議，這是由于RCT（隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)）的缺乏。

在當(dāng)前這些縱向研究中，大多數(shù)研究的重點(diǎn)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(dòng)減少的潛在因素的控制。8項(xiàng)縱向流行病學(xué)研究中有2項(xiàng)沒有發(fā)現(xiàn)體育活動(dòng)與癡呆之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的關(guān)聯(lián)。在大多數(shù)研究中，對(duì)體育活動(dòng)評(píng)估的可靠性值得懷疑。多數(shù)研究對(duì)體育活動(dòng)的評(píng)估即基于休閑和工作期間體育活動(dòng)的綜合得分，以及平均能量消耗的估計(jì)。很少有研究使用科學(xué)的測(cè)量方法如雙標(biāo)水法等。活動(dòng)的類型，頻率和持續(xù)時(shí)間通常無法量化，被試自我報(bào)告的活動(dòng)也存在偏差。大多數(shù)流行病學(xué)研究都試圖通過排除認(rèn)知功能低下的受試者來減少AD早期行為改變對(duì)體育活動(dòng)的潛在影響。但是，研究中未評(píng)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(dòng)量降低。研究過程中平均隨訪時(shí)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(zhǎng)時(shí)間。只有很有限的研究調(diào)查了中年體育活動(dòng)與癡呆或AD風(fēng)險(xiǎn)之間的長(zhǎng)期關(guān)聯(lián)。許多其他潛在的混雜因素也可能會(huì)影響運(yùn)動(dòng)與癡呆風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系。

在一些隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（RCT）中，也報(bào)告了體育鍛煉對(duì)無癡呆參與者認(rèn)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(yàn)，沒有評(píng)估AD或癡呆的發(fā)病率。這些隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)得出的結(jié)論是，與對(duì)照組相比，參加體育鍛煉計(jì)劃的人的認(rèn)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(duì)老年人認(rèn)知功能的改善。一種解釋可能是，大多數(shù)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃都持續(xù)數(shù)月，而體育鍛煉可以認(rèn)知功能的改善可能是長(zhǎng)期的。在2008年，Lauttenschlager及其同事發(fā)表了第一項(xiàng)試驗(yàn)，表明體育鍛煉計(jì)劃（約20分鐘/天）適度改善了170位患有主觀和客觀輕度認(rèn)知障礙的老年人的認(rèn)知功能。相對(duì)于常規(guī)護(hù)理對(duì)照組，六個(gè)月后阿爾茨海默氏病評(píng)估量表-認(rèn)知亞量表（ADAS-cog）平均改善了1.3點(diǎn)，而18個(gè)月時(shí)平均改善了0.69點(diǎn)。Williamson及其同事在2009年進(jìn)行了老年人生活方式的干預(yù)和獨(dú)立性試驗(yàn)。在這項(xiàng)RCT研究中，有102名有行動(dòng)障礙風(fēng)險(xiǎn)的老年人參加了1年的體育鍛煉，其身體活動(dòng)和認(rèn)知功能的表現(xiàn)之間存在顯著相關(guān)性。Lautenschlager等人報(bào)道了一項(xiàng)研究的結(jié)果，在該研究中，有自我報(bào)告的記憶問題（但沒有達(dá)到癡呆的標(biāo)準(zhǔn)）的參與者被隨機(jī)分配到一個(gè)24周的教育和日常護(hù)理組或一個(gè)家庭PA項(xiàng)目。在一年的干預(yù)后，結(jié)果顯示，PA組在阿爾茨海默病評(píng)估量表-認(rèn)知亞量表（ADAS-Cog）分?jǐn)?shù)（可能的范圍，0-70）上的表現(xiàn)明顯優(yōu)于教育對(duì)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(dòng)和認(rèn)知之間存在聯(lián)系。

在一些動(dòng)物模型中，也印證了這些研究的結(jié)果。關(guān)于嚙齒動(dòng)物的大量研究表明，運(yùn)動(dòng)可以改善與任務(wù)有關(guān)的記憶。體育活動(dòng)可能通過幾種生物學(xué)機(jī)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(dòng)促進(jìn)大腦健康的多種潛在機(jī)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(jī)制可能是體育活動(dòng)對(duì)炎癥的預(yù)防作用及其對(duì)生長(zhǎng)因子抑制的影響。關(guān)于動(dòng)物的研究已經(jīng)得出令人信服的證據(jù)，認(rèn)為體育活動(dòng)可以刺激神經(jīng)發(fā)生，增強(qiáng)大腦的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并可能影響認(rèn)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(dòng)的類型和時(shí)間對(duì)認(rèn)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(xiǎn)。自愿和強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)是否會(huì)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(jìn)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(duì)老年人群的大腦功能具有保護(hù)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(rèn)知功能。但是，尚無RCT證明定期進(jìn)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(shí)間和強(qiáng)度及其對(duì)認(rèn)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(yùn)動(dòng)計(jì)劃以推遲或降低癡呆的風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)行中的大型RCT可能會(huì)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(duì)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(qiáng)度的常規(guī)PA均可預(yù)防正常的年齡相關(guān)的認(rèn)知能力下降和年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾?。ㄈ鏏D和癡呆）的風(fēng)險(xiǎn)。有關(guān)PA的神經(jīng)保護(hù)作用的研究正在許多實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)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(gè)分析層次中。從動(dòng)物模型文獻(xiàn)一貫支持運(yùn)動(dòng)對(duì)海馬和紋狀體的積極影響，但很少有研究能夠檢查運(yùn)動(dòng)對(duì)人腦的細(xì)胞和分子機(jī)制。在未來，腦成像技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)推動(dòng)在此領(lǐng)域下相關(guān)研究的發(fā)展。這將為PA對(duì)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(dòng)改善認(rèn)知功能提供理論依據(jù)。

（作者單位：上海交通大學(xué)）