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最新研究證實(shí)，中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可顯著改善記憶功能，其機(jī)制與海馬體結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)...

撰文：靜心

體力活動(dòng)已被證實(shí)是改善認(rèn)知功能和延緩神經(jīng)退行性疾病進(jìn)展的有效干預(yù)方式，但其神經(jīng)保護(hù)作用的具體分子機(jī)制和最佳實(shí)施方案仍需深入闡明。研究表明，規(guī)律運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)調(diào)節(jié)特定腦區(qū)形態(tài)結(jié)構(gòu)變化和阿爾茨海默病（AD）相關(guān)血液生物標(biāo)志物水平來(lái)發(fā)揮保護(hù)作用，然而關(guān)于其作用通路、最佳干預(yù)劑量及長(zhǎng)期效果的證據(jù)仍顯不足。

在2025年阿爾茨海默病協(xié)會(huì)國(guó)際會(huì)議（AAIC）上，佛羅里達(dá)州奧蘭多AdventHealth神經(jīng)科學(xué)研究所的Lauren E. Oberlin博士報(bào)告的IGNITE研究為此提供了重要突破。這項(xiàng)多中心研究采用系統(tǒng)化方法，全面評(píng)估了不同強(qiáng)度體力活動(dòng)與認(rèn)知功能指標(biāo)、腦區(qū)體積變化以及血漿生物標(biāo)志物水平之間的劑量-效應(yīng)關(guān)系，為建立基于循證醫(yī)學(xué)的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

圖1：Deepti Putcha教授做精彩報(bào)告

運(yùn)動(dòng)—認(rèn)知關(guān)聯(lián)研究舊有難題，IGNITE 研究應(yīng)運(yùn)而生！

盡管大量流行病學(xué)研究證實(shí)，規(guī)律的身體活動(dòng)和良好的心肺適能（CRF）與延緩認(rèn)知衰退、降低癡呆風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)，但其具體作用機(jī)制和個(gè)體化差異仍存在諸多未解之謎。Lauren E. Oberlin博士（以下簡(jiǎn)稱Oberlin博士）指出，既往研究存在三個(gè)主要局限：

● 普遍依賴主觀自我報(bào)告的身體活動(dòng)數(shù)據(jù)，缺乏客觀測(cè)量；

● 認(rèn)知評(píng)估工具過(guò)于簡(jiǎn)化，難以全面反映各認(rèn)知域功能；

● 樣本量有限且異質(zhì)性不足，難以揭示潛在的調(diào)節(jié)因素。

這些方法學(xué)局限嚴(yán)重制約了對(duì)運(yùn)動(dòng)-認(rèn)知關(guān)聯(lián)機(jī)制的深入理解。

Lauren E. Oberlin博士表示，為突破這些局限，IGNITE研究采用嚴(yán)格的三期隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)設(shè)計(jì)，納入648名認(rèn)知功能正常的老年人（65-80歲）（圖2）。參與者被隨機(jī)分配至三個(gè)干預(yù)組：低強(qiáng)度伸展組（150分鐘/周）、中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組（150分鐘/周）和高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組（225分鐘/周）。研究采用多維度、多組學(xué)的評(píng)估策略，包括：

● 客觀身體活動(dòng)監(jiān)測(cè)：使用三軸加速度計(jì)連續(xù)7天測(cè)量；

● 心肺適能評(píng)估：標(biāo)準(zhǔn)化的分級(jí)運(yùn)動(dòng)測(cè)試；

● 神經(jīng)影像學(xué)檢查：高分辨率腦部MRI和淀粉樣蛋白PET成像；

● 血液生物標(biāo)志物檢測(cè)：包括ptau217、GFAP、NfL等AD相關(guān)指標(biāo)；

● 綜合認(rèn)知評(píng)估：20余項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試，覆蓋情景記憶、工作記憶等5個(gè)核心認(rèn)知域。

基線數(shù)據(jù)分析顯示，研究人群具有較好的代表性：平均年齡70歲，女性占71%，27%為APOE ε4攜帶者，27%淀粉樣蛋白陽(yáng)性（圖3）。這種精心設(shè)計(jì)的樣本特征為探討運(yùn)動(dòng)干預(yù)效果的個(gè)體差異提供了理想的研究平臺(tái)。同時(shí)，方法學(xué)創(chuàng)新將有助于揭示運(yùn)動(dòng)改善認(rèn)知功能的具體神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制，包括其對(duì)腦結(jié)構(gòu)可塑性、淀粉樣蛋白沉積以及神經(jīng)炎癥等病理過(guò)程的影響。

圖2：IGNITE研究設(shè)計(jì)（圖片來(lái)源：專家演示文稿）

圖3：樣本基線特征（圖片來(lái)源：專家演示文稿）

為什么運(yùn)動(dòng)能增強(qiáng)記憶力？海馬體結(jié)構(gòu)變化給出答案

IGNITE研究通過(guò)確認(rèn)性因素分析（CFA）確定了五個(gè)核心認(rèn)知領(lǐng)域：情景記憶（β=0.148,p=0.003）、工作記憶（β=0.234,p<0.001）、執(zhí)行功能/注意力控制（β=0.198,p<0.001）、處理速度（β=0.146,p=0.004）和視覺(jué)空間處理（β=0.245,p<0.001）[1]。Lauren E. Oberlin博士指出，較高的CRF水平與所有認(rèn)知領(lǐng)域的更好表現(xiàn)顯著相關(guān)，且這種關(guān)聯(lián)在教育程度較低的個(gè)體中更為突出，提示CRF可能彌補(bǔ)教育不足帶來(lái)的認(rèn)知風(fēng)險(xiǎn)。

Oberlin博士表示，在處理身體活動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)，研究創(chuàng)新性地應(yīng)用了成分?jǐn)?shù)據(jù)分析（CoDA）來(lái)考察24小時(shí)活動(dòng)分配[2]。研究發(fā)現(xiàn)，增加中高強(qiáng)度身體活動(dòng)（MVPA）時(shí)間（即使減少其他活動(dòng)時(shí)間）與更好的執(zhí)行功能、工作記憶和處理速度表現(xiàn)相關(guān)。具體而言，從睡眠、久坐或低強(qiáng)度活動(dòng)中重新分配時(shí)間給MVPA，認(rèn)知表現(xiàn)可提升0.15-0.25個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（p<0.05）。

在探討健身、時(shí)間使用和大腦健康之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制時(shí)，研究有了新的發(fā)現(xiàn)，較高的CRF水平與較大的海馬總體積（特別是CA1、CA2和齒狀回亞區(qū)）顯著相關(guān)，這些結(jié)構(gòu)變化在CRF與情景記憶表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)中起中介作用[3]。此外，通過(guò)大腦年齡預(yù)測(cè)模型發(fā)現(xiàn)，MVPA時(shí)間與延緩大腦衰老顯著相關(guān)（F=2.72,P=0.002），減少M(fèi)VPA時(shí)間則會(huì)加速大腦老化進(jìn)程。

Oberlin博士認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)共同表明，維持較高CRF水平和增加MVPA時(shí)間可能通過(guò)海馬結(jié)構(gòu)保持和延緩整體大腦衰老等多重機(jī)制促進(jìn)認(rèn)知健康。基線數(shù)據(jù)顯示，較高的CRF與特定海馬亞區(qū)體積增大（約5-8%）和白質(zhì)微結(jié)構(gòu)完整性保持相關(guān)，而較多的MVPA則與多領(lǐng)域認(rèn)知表現(xiàn)提升和大腦老化減緩相關(guān)。這些結(jié)果為制定精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)干預(yù)策略提供了重要的神經(jīng)科學(xué)依據(jù)。

運(yùn)動(dòng)如何保護(hù)大腦？發(fā)現(xiàn)延緩AD的關(guān)鍵生物標(biāo)志物

Oberlin博士認(rèn)為，在該領(lǐng)域中有一個(gè)懸而未決的關(guān)鍵問(wèn)題，即身體活動(dòng)和健身在多大程度上與癡呆的潛在病理生理學(xué)相關(guān)，尤其是AD的核心病理標(biāo)志物?；诖?，在IGNITE研究中，Oberlin博士指出，研究團(tuán)隊(duì)檢查了中等到劇烈的MVPA、CRF以及與AD病理相關(guān)的體液和大腦測(cè)量之間的關(guān)聯(lián)。

研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)絲輕鏈蛋白（NfL）是與MVPA和CRF關(guān)聯(lián)最顯著的血漿生物標(biāo)志物。具體表現(xiàn)為：處于MVPA和CRF最低四分位數(shù)的個(gè)體NfL水平顯著升高（p<0.01），且這一關(guān)聯(lián)在Aβ陽(yáng)性個(gè)體中更為顯著（β=-0.28 vs Aβ陰性組的β=-0.09）。Lauren E. Oberlin博士指出，這一發(fā)現(xiàn)表明在臨床前AD階段，維持較高健身水平可能通過(guò)保護(hù)神經(jīng)元完整性來(lái)延緩神經(jīng)退行性進(jìn)程。

值得注意的是，研究未發(fā)現(xiàn)MVPA和CRF與Aβ、tau蛋白等核心AD標(biāo)志物的顯著關(guān)聯(lián)。Lauren E. Oberlin博士認(rèn)為，這提示運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)保護(hù)作用可能主要通過(guò)維持神經(jīng)元結(jié)構(gòu)完整性而非直接影響淀粉樣蛋白沉積來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，研究證實(shí)有氧運(yùn)動(dòng)在該老年人群中具有良好安全性。

綜合研究結(jié)果，Oberlin博士總結(jié)道，維持較高的身體活動(dòng)水平和心肺適能對(duì)延緩認(rèn)知衰退具有多重保護(hù)作用。具體而言，較高的健身水平與海馬體積增大顯著相關(guān)，特別是CA1、CA2等關(guān)鍵亞區(qū)，這種結(jié)構(gòu)性改變可改善情景記憶功能。更重要的是，MVPA的時(shí)間分配與大腦老化速率密切相關(guān)，增加MVPA時(shí)間可能延緩大腦結(jié)構(gòu)衰老。

在分子層面，身體活動(dòng)與較低的神經(jīng)退行性標(biāo)志物NfL水平相關(guān)，這一效應(yīng)在臨床前AD（Aβ+）人群中尤為顯著，提示運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)保護(hù)神經(jīng)元完整性來(lái)對(duì)抗神經(jīng)退行性變化。未來(lái)研究需要重點(diǎn)解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

● 明確運(yùn)動(dòng)是通過(guò)干預(yù)AD病理級(jí)聯(lián)反應(yīng)，還是通過(guò)獨(dú)立途徑（如促進(jìn)突觸可塑性、改善腦血管功能、增強(qiáng)神經(jīng)可塑性等）發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用；

● 探索優(yōu)化24小時(shí)活動(dòng)模式對(duì)大腦老化的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]Oberlin L E, Wan L, Kang C, et al. Cardiorespiratory fitness is associated with cognitive function in late adulthood: baseline findings from the IGNITE study[J]. British Journal of Sports Medicine, 2025, 59(3): 167-176.

[2]Dumuid D, Stanford T E, Pedi?i? ?, et al. Adiposity and the isotemporal substitution of physical activity, sedentary time and sleep among school-aged children: a compositional data analysis approach[J]. BMC public health, 2018, 18(1): 311.

[3]Collins A M, Mellow M L, Smith A E, et al. 24-Hour time use and cognitive performance in late adulthood: results from the Investigating Gains in Neurocognition in an Intervention Trial of Exercise (IGNITE) study[J]. Age and Ageing, 2025, 54(4): afaf072.

責(zé)任編輯：夢(mèng)琳

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