近二十年關(guān)于“運(yùn)動改變記憶”的文獻(xiàn)綜述與展望

王成乾 王兆斌

1.東北師范大學(xué)體育學(xué)院，吉林 長春 130024；

2.江蘇師范大學(xué)體育學(xué)院，江蘇 徐州 221000

大腦是人體最復(fù)雜的器官，破譯大腦的運(yùn)轉(zhuǎn)密碼、揭開生命之謎，是令無數(shù)科學(xué)家殫精竭慮的艱難課題。隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，眾多證據(jù)表明，體育運(yùn)動可以顯著提高記憶功能，運(yùn)動讓我們的大腦做好了準(zhǔn)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(shù)神經(jīng)突觸點(diǎn)的直接變化而產(chǎn)生的，這些突觸點(diǎn)是多巴胺(DA)神經(jīng)元的間接接觸，通過第二信使產(chǎn)生蛋白質(zhì)，進(jìn)入細(xì)胞核，開始合成新的蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生記憶。體育鍛煉可以加速多巴胺的分泌和傳遞，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，改善神經(jīng)系統(tǒng)功能，建立更多的記憶突觸。本研究通過對相關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)行分類梳理，并對相關(guān)問題進(jìn)行研究展望。

1 “運(yùn)動改變記憶”研究文獻(xiàn)可視化分析

1.1 文獻(xiàn)數(shù)量

在中國知網(wǎng)(CNKI網(wǎng)絡(luò)版)上以運(yùn)動、記憶力、干預(yù)等關(guān)鍵詞作為主題詞進(jìn)行檢索，并且以2001-2020年作為時(shí)間界限進(jìn)行相關(guān)研究文章檢索，檢索結(jié)果為1148條記錄，可以得出該時(shí)間段內(nèi)有關(guān)“運(yùn)動改變記憶”的研究文章年均發(fā)文量為57.4條，其中學(xué)術(shù)期刊文章300篇，學(xué)位論文文章758篇，會議文章90篇。各類型刊種學(xué)術(shù)發(fā)展趨勢如圖1所示。

圖1 “運(yùn)動改變記憶”相關(guān)期刊的學(xué)術(shù)發(fā)展趨勢圖

從刊物種類上看，有關(guān)“運(yùn)動改變記憶”的相關(guān)研究主要集中在學(xué)術(shù)期刊和學(xué)位論文上，學(xué)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(yùn)動干預(yù)記憶的研究出現(xiàn)三個(gè)小高峰，且在2019年達(dá)到上升的頂峰,其他年份則呈現(xiàn)出輕微的上下波動趨勢。2020年可能是受到疫情的影響，相關(guān)發(fā)文量有所下滑。

1.2 基金項(xiàng)目

2001-2020年“運(yùn)動改變記憶”的相關(guān)研究文章中，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目有142項(xiàng)、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目10項(xiàng)、其他基金項(xiàng)目68項(xiàng)以及國家社會科學(xué)基金項(xiàng)目8項(xiàng)，其中各基金項(xiàng)目所占比例（見圖2）。從圖2可以發(fā)現(xiàn)。國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目所占比重最大，為62%；其次是其他項(xiàng)目，為30%。根據(jù)上述圖文資料，可知“運(yùn)動改變記憶”的相關(guān)研究一直受到國家和社會的高度重視。

圖2 運(yùn)動干預(yù)記憶研究文章基金項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)圖

2 有關(guān)“運(yùn)動改變記憶”的研究現(xiàn)狀

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的梳理，對其進(jìn)行分類，發(fā)現(xiàn)“運(yùn)動改變記憶”的相關(guān)研究主要是從不同運(yùn)動項(xiàng)目、不同運(yùn)動方式、不同負(fù)荷量對記憶的影響以及運(yùn)動對不同人群、短時(shí)記憶與長時(shí)記憶的影響等角度進(jìn)行研究。

2.1 運(yùn)動對不同人群記憶力影響

探究運(yùn)動對人類記憶力的影響最早是針對于認(rèn)知障礙人群，心理學(xué)家發(fā)現(xiàn)運(yùn)動鍛煉手段與醫(yī)療干預(yù)相比，更加經(jīng)濟(jì)、安全、易操作，于此運(yùn)動鍛煉作為一種醫(yī)療手段開始應(yīng)用于特殊人群的認(rèn)知改善。陳愛國、金柳（2006）等發(fā)現(xiàn)，失聰兒童經(jīng)過11周得運(yùn)動鍛煉，其工作記憶得到了提高，原因是運(yùn)動激活了大腦。景靜（2013）認(rèn)為訓(xùn)練可以有效改善輕度遺忘性認(rèn)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(yùn)動可以代替藥物治療來干預(yù)認(rèn)知障礙人群的行為記憶。目前，關(guān)于運(yùn)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(rèn)為一定強(qiáng)度的運(yùn)動在能夠提升和改善記憶力。Stute Katharina、Hudl Nicole（2020）等討論了認(rèn)知老化過程和調(diào)節(jié)因素對運(yùn)動認(rèn)知關(guān)系的影響，分析得出急性中等強(qiáng)度運(yùn)動對健康老年人的工作記憶表現(xiàn)有輕微的有益影響。這也進(jìn)一步說明了關(guān)于運(yùn)動對記憶力的影響干預(yù)，由特殊人群擴(kuò)散到兒童青少年，研究人群更加寬廣。綜上所述，有關(guān)運(yùn)動對記憶影響的研究較為豐富，研究最初更集中于認(rèn)知障礙人群和老年人群體，對于健康學(xué)齡期兒童的研究涉及較少。

2.2 不同運(yùn)動方式對記憶力影響

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

有氧運(yùn)動是人體在氧氣充分供應(yīng)的情況下進(jìn)行的體育鍛煉。Gabbard等研究了運(yùn)動對學(xué)齡兒童記憶刷新能力的影響，得出結(jié)論：經(jīng)過50分鐘的有氧運(yùn)動，兒童的數(shù)學(xué)能力和工作記憶刷新水平都得到了提高。Hillman等發(fā)現(xiàn)經(jīng)過3周的有氧運(yùn)動，實(shí)驗(yàn)組20名9-11歲學(xué)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(yùn)動形式都對人或動物記憶功能產(chǎn)生或多或少的積極影響，且研究者多進(jìn)行短期的運(yùn)動干預(yù)，缺乏長期跟蹤訓(xùn)練能否可以提高被試者記憶水平的相關(guān)研究。

2.3 不同運(yùn)動負(fù)荷對記憶力的影響

運(yùn)動可以增進(jìn)人的記憶力，這一點(diǎn)早在上世紀(jì)國內(nèi)外的諸多研究中得到證實(shí)，而何種強(qiáng)度負(fù)荷的運(yùn)動可以使得記憶功能發(fā)展得到最優(yōu)化。有專家經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)為高強(qiáng)度游泳訓(xùn)練可能會削弱小鼠記憶階段空間問題的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)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(xué)生工作記憶的影響中，通過對被試學(xué)生施加中等強(qiáng)度的體育活動，利用Grant和Degenback的計(jì)算廣度任務(wù)測試鍛煉前后被試學(xué)生工作記憶的變化情況，得出中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動能有效提高大學(xué)生的工作記憶能力。Chen(2014)則提出了中、高強(qiáng)度有氧運(yùn)動均能促進(jìn)學(xué)齡兒童執(zhí)行功能的不同觀點(diǎn)，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(qiáng)度的有氧運(yùn)動可以改善記憶能力。綜合上述文獻(xiàn)可以得出不同的運(yùn)動強(qiáng)度對記憶有著不同程度影響，即中等強(qiáng)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(qiáng)度的體育活動則對其沒有積極的影響。

2.4 關(guān)于運(yùn)動對短時(shí)記憶和長時(shí)記憶影響的研究

記憶根據(jù)信息從輸入到提取所經(jīng)過的時(shí)間、信息編碼方式和記憶階段的不同，可分為瞬時(shí)記憶、短時(shí)記憶以及長時(shí)記憶。目前國內(nèi)外關(guān)于運(yùn)動對短時(shí)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(shí)記憶力影響的實(shí)驗(yàn)研究中，通過控制70%-85%最大心率的運(yùn)動強(qiáng)度，經(jīng)過8周的體育鍛煉后，發(fā)現(xiàn)被試對象的短時(shí)記憶發(fā)生了很大變化：近七成學(xué)生的記憶廣度向正向發(fā)生轉(zhuǎn)變；在記憶字長不變的情況下，記憶用時(shí)明顯降低；80%的學(xué)生記憶廣度得到了提高。而Etnier（2016）等人認(rèn)為急性運(yùn)動有益于認(rèn)知，利用雷伊聽詞學(xué)習(xí)測試(Rey Auditory Verbal Learning Test，RAVLT)方法檢驗(yàn)受試者在參加不同運(yùn)動強(qiáng)度運(yùn)動后所能回憶的最多單詞數(shù)量，以此評估其短時(shí)記憶能力；研究結(jié)果顯示，在運(yùn)動強(qiáng)度相同的情況下，被試者的實(shí)驗(yàn)前后短時(shí)記憶沒有顯著性差異。Alves（2014）等與Etnier的結(jié)論相同，被試通過參加高低強(qiáng)度間歇形式的運(yùn)動訓(xùn)練，以短時(shí)記憶評其估記憶力，結(jié)果顯示：無論是高強(qiáng)度還是低強(qiáng)度的訓(xùn)練，所有被試的短時(shí)記憶測驗(yàn)成績沒有顯著性差異。

長時(shí)記憶是信息經(jīng)過充分加工后，在頭腦中保持很長的記憶。長時(shí)記憶的時(shí)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(jīng)驗(yàn)，可以說長時(shí)記憶是人們積累知識經(jīng)驗(yàn)的重要手段之一。Labban（2018）在研究了急性運(yùn)動對長期記憶編碼和鞏固的影響，發(fā)現(xiàn)與運(yùn)動前相比，運(yùn)動后記憶的學(xué)習(xí)效果最好，急性運(yùn)動可以促進(jìn)長時(shí)記憶的發(fā)展。

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

3 有關(guān)“運(yùn)動改變記憶”的生理機(jī)制研究

人類的大腦是所有神經(jīng)系統(tǒng)的中心，并且承擔(dān)著“指揮”作用，因此它是人體所有器官中最為復(fù)雜的一部份。記憶是大腦的高級認(rèn)知功能中的一種，其運(yùn)行過程有著非常復(fù)雜的機(jī)制。對于運(yùn)動對記憶力影響的機(jī)制探究主要是從生物學(xué)角度來解釋。

3.1 海馬區(qū)體積變化對記憶的影響

大腦中分布著各個(gè)腦區(qū)，其中與記憶力相關(guān)的腦區(qū)主要是海馬區(qū)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(qū)域的體積或厚度的變化，并獲得關(guān)于運(yùn)動對記憶功能的影響的更多信息。Gothe（2018）等探討了瑜伽練習(xí)者與對照組腦結(jié)構(gòu)和功能的差異，使用核磁共振技術(shù)觀察實(shí)驗(yàn)過程中海馬體、丘腦以及腦激活的變化。研究結(jié)果表明，瑜伽組的左側(cè)海馬中灰質(zhì)體積相較于對照組明顯增大，而且背外側(cè)前額葉皮層的激活也較后者減少。這表明了運(yùn)動可以改變與記憶相關(guān)的特定腦區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)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(jīng)遞質(zhì)，與人的運(yùn)動、認(rèn)知、學(xué)習(xí)、記憶和情感密切相關(guān)。記憶功能是由多巴胺神經(jīng)元通過第二條間接接觸的無數(shù)神經(jīng)突觸的直接結(jié)果，這些突觸導(dǎo)致蛋白質(zhì)磷酸化，促成新蛋白質(zhì)的合成，從而使生物體能夠產(chǎn)生短期和長期記憶。陸小香（2005）等以大鼠為實(shí)驗(yàn)對象，探討游泳運(yùn)動對其紋狀體、下丘腦內(nèi)多巴胺(DA)的含量及其代謝的影響；結(jié)果顯示：大鼠經(jīng)過游泳訓(xùn)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(yùn)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(yùn)動可以提高神經(jīng)細(xì)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(jī)能。

3.3 腦神經(jīng)形態(tài)結(jié)構(gòu)對記憶的影響

運(yùn)動對大腦形成的影響是由于腦缺血，這改變了神經(jīng)觸點(diǎn)的參數(shù)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了神經(jīng)觸點(diǎn)的功能，從而提高了記憶力。金其貫（2015）等探討了低氧和運(yùn)動訓(xùn)練對大鼠學(xué)習(xí)記憶的作用和交互作用及其與突觸可塑性之間的關(guān)系，得出長期的低氧暴露或運(yùn)動訓(xùn)練可通過上調(diào)或下調(diào)海馬GAP-43、SYP和NCAM mRNA的表達(dá)，增強(qiáng)或抑制海馬突觸結(jié)構(gòu)的可塑性。由此可見，運(yùn)動可增強(qiáng)記憶能力，并影響海馬CA3區(qū)神經(jīng)元突觸結(jié)構(gòu)發(fā)生可塑性變化，而后膜上致密物質(zhì)的厚度與記憶力有著正相關(guān)的關(guān)系。

3.4 腦區(qū)血氧變化對記憶的影響

利用功能性近紅外光譜技術(shù)（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(jīng)機(jī)制。Yamazaki（2017）等在探究輕度的有氧運(yùn)動對大腦空間記憶的影響時(shí)，采用此技術(shù)記錄相關(guān)腦區(qū)血氧變化。研究結(jié)果表明，運(yùn)動后的大腦記憶表現(xiàn)要明顯好于運(yùn)動前；而且運(yùn)動后的右腹外側(cè)前額皮質(zhì)具有較高的氧合血紅蛋白水平，前額區(qū)的氧合血紅蛋白水平也較之前更高。這表明了運(yùn)動改變了大腦的腹外側(cè)前額皮質(zhì)(VLPFC)和前極區(qū)(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(xiàn)研究內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外眾多研究者針對“運(yùn)動是否改變記憶”、“運(yùn)動怎樣改變記憶”等問題進(jìn)行了深入探索，并取得了一定的研究成果。研究者針對“運(yùn)動改變記憶”相關(guān)問題的研究視角主要集中在人群、運(yùn)動項(xiàng)目、運(yùn)動形式、負(fù)荷量以及短時(shí)和長時(shí)記憶等方面。國內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，但發(fā)展迅速，成果比較突出?？傮w上而言，國內(nèi)外研究者針對“運(yùn)動干預(yù)記憶”的研究尚顯不足，相關(guān)理論和實(shí)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(shí)踐

由于特殊兒童和老年人的認(rèn)知能力存在一定的障礙，因此，早期最多的相關(guān)研究主要應(yīng)用于臨床領(lǐng)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(rèn)知能力發(fā)展的關(guān)鍵期，同樣也需要通過體育鍛煉來“改造大腦”?；趯】祪和难芯繉?shí)證不多、研究尚顯薄弱，相關(guān)研究有待進(jìn)一步的豐富。

4.2 完善不同人群的“最優(yōu)運(yùn)動劑量”

倒U型理論（the inverted-U hypothesis）認(rèn)為，運(yùn)動強(qiáng)度與任務(wù)績效之間存在一種倒U型關(guān)系，無論是在非常低的鍛煉強(qiáng)度和非常高的鍛煉強(qiáng)度水平上，這兩種水平都無助于改進(jìn)任務(wù)的執(zhí)行，而中等強(qiáng)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(yùn)動劑量是否都可以參考中等強(qiáng)度這一標(biāo)準(zhǔn)，不同人群的“最優(yōu)運(yùn)動劑量”需要進(jìn)行相關(guān)完善。

4.3 加強(qiáng)對干預(yù)項(xiàng)目創(chuàng)新研究

體育運(yùn)動可以改造大腦，促進(jìn)記憶的發(fā)展，這一點(diǎn)早已被相關(guān)研究證實(shí)。那么采用不同的運(yùn)動項(xiàng)目是否也會對記憶水平的提高產(chǎn)生不同的影響？目前有關(guān)研究并沒有對此進(jìn)行深入地探討。因此未來應(yīng)本著推廣性、普及性、科學(xué)性、適用性等原則加強(qiáng)對相關(guān)運(yùn)動項(xiàng)目的創(chuàng)新性研究，將運(yùn)動作為提高記憶能力的重要方式。