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研究发现有氧运动可促进健康的大脑衰老

神经科学家早就知道,步行、游泳、跑步或骑自行车等有氧运动对大脑健康在很大程度上有益。现在,科罗拉多州立大学助理教授 Aga Burzynska 的 BRAiN 实验室的新研究提供了一些初步证据,即连接和携带神经元之间信号的白质也可以响应有氧运动而变得更好,从而促进参与者的记忆回忆。

该研究于 6 月 24日发表在NeuroImage上,发现大脑中最容易衰老的区域也是从有氧运动中获益最多的区域,这表明有规律的有氧运动是降低世界认知能力下降风险的有效策略。随着人口老龄化,痴呆症的发病率预计每 20 年翻一番。

白质与灰质

白质通常被认为是一种被动的脑组织,它处于活跃的灰质对应物的后座,强大的神经元生活在那里。如果神经元是产生信号和电脉冲的脑细胞,那么白质中的轴突就是在神经元之间传输这些信号的线路。

白质主要由大脑的轴突布线组成;由于覆盖在轴突纤维上的脂肪蛋白质和脂质,它获得了“白色”同名。这些蛋白质和脂质提供的绝缘性有助于提高信号从一个大脑区域传递到另一个大脑区域的速度。

虽然神经退行性变通常与随着年龄增长神经元的丧失有关,因此也会导致灰质的丧失,但老化的白质也会损害认知健康。轴突纤维的减少以及病变和微出血与年龄相关的脑功能缺陷有关;因此,预防白质老化的干预措施对于预防阿尔茨海默病和其他痴呆症也很重要。

运动测试

在 Burzynska 的最新研究中,她的团队收集了 180 名健康但公认不活跃的老年人的样本——这是制定锻炼效果基线时研究的理想人群。

Burzynska 的研究生和第一作者 Andrea Mendez Colmenares 说:“我们决定包括健康的参与者,以便我们可以首先了解健康老龄化中什么是‘更正常的’,然后将这些知识进一步应用于其他人群,例如痴呆症患者。”在研究上。

然后,参与者被随机分成小组,在六个月的时间里每周会面 3 次。每节课一组步行约 40 分钟。另一组参加了在六个月内逐渐变得更难的舞蹈课。最后一组作为研究的对照,仅限于平衡和伸展运动,目的是保持低心率。

每个参与者在干预前后都接受了一系列磁共振成像以及认知和心肺测试,以评估身体活动对大脑的影响。

尖端技术

为了衡量白质随时间的变化,该团队采用了一种称为 T1w/T2w 比率的技术,该技术涉及对参与者大脑的 MRI 扫描。

进行 MRI 扫描时,研究人员和医生通常会查看 T1 加权和 T2 加权图像。这些是经常出现在医疗剧中角色大脑受伤时大脑的黑、白、灰图像。在 T1 加权图像中,大脑的白质呈白色,灰质呈灰色,但在 T2 加权图像上,颜色是反转的。正是这种颜色可以帮助研究人员识别大脑解剖结构的变化,例如肿瘤、萎缩,或者在这种情况下,是白质的变化。

由于 T1-w 和 T2-w 图像在大多数研究中广泛使用,因此该团队决定组合这些图像以创建一个比率,以增强与大脑白质相关的对比度。使用算法和高级统计数据,该团队能够提取显示白质特定区域在六个月干预过程中如何变化的值。

Mendez Colmenares 还使用更常见的扩散加权成像技术和研究脑容量和大脑病变,采用了其他白质指标。总之,所使用的指标导致了迄今为止对白质最全面的研究之一。

白质增多

使用 T1w/T2w 比率技术,该团队发现步行组和舞蹈组的参与者在进行了六个月的有氧运动后,其白质有所增加。

换句话说,体力活动对大脑的白质产生积极影响,尤其是在最容易衰老的区域,如胼胝体和扣带,它们赋予重要的认知能力,如记忆和执行功能。

此外,步行组在干预后体验到情景记忆改善的额外好处,并且更能回忆起他们一生的记忆。

“这可能是因为步行组比跳舞组有更多的人,但我们有充分的理由相信这可能是因为步行组有更强的有氧成分,就像他们和他们的心脏更努力地工作一样,”门德斯科尔梅纳雷斯说。

因此,真正提高心率的活动可能更适合对抗大脑衰老的某些副作用。

然而,对于不那么剧烈的活动,情况恰恰相反:研究小组的参与者仅限于低强度运动,例如伸展或平衡姿势,在六个月内经历了正常、缓慢的白质信号下降,并且情节记忆没有变化。

一点点走很长的路

根据美国心脏协会和其他健康组织的说法,总的来说,这些结果支持公共卫生建议,即定期进行中等强度的体育锻炼,特别是每周 150 分钟的体育锻炼。

此外,这些发现强化了白质是“可塑的”并且能够因经验或干预而改变的观点,即使在短期内也是如此——对于那些可能希望在生活方式中增加锻炼的人来说,这是一些好消息。

“我们能够在短短六个月内在一项临床试验中显示白质结果,这一事实意味着您无需一生都在锻炼以显示大脑的一些变化,”门德斯·科梅纳雷斯说。

Mendez Colmenares 补充说,她希望这项研究为未来的个性化建议铺平道路,这些建议根据每个人的生物学和生理机能,根据每个人的最佳情况定制最适合的运动。

“我们希望这可以推动白质衰老和痴呆领域的发展,让更多关于非药物治疗和生活方式干预的建议可以更好地针对正常衰老的人和有一些障碍的人,以便人们可以独立生活得更久,认知能力更好,”她说。

展望未来,Burzynska 的 BRAiN 实验室正在深入研究其他更先进的白质技术,以帮助验证这些发现并更好地了解控制大脑中白质变化的机制。

而且,正如科学的方式一样,现在由其他研究人员来测试团队的发现,看看他们是否可以复制类似的结果。

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