長期有氧運動對腦部突觸可塑性的影響

張康

（成都體育學院，四川成都 610041）

長期有氧運動對腦部突觸可塑性的影響

張康

（成都體育學院，四川成都 610041）

隨著年齡的增長，記憶能力會呈現(xiàn)明顯下降的趨勢，緩解這種趨勢已成為亟待解決的問題。突觸在學習記憶中發(fā)揮著重要的作用，就長期有氧運動對腦部突觸的影響進行簡要的綜述。

有氧運動；腦；學習記憶；突觸

隨著社會壓力的增加，人們的學習、記憶能力出現(xiàn)了下降的現(xiàn)象。有研究發(fā)現(xiàn)，長期有氧運動可以改善與學習記憶有關(guān)的腦部突觸的可塑性，緩解腦部疲勞，增強學習記憶力。通過有氧運動對與學習記憶有關(guān)的腦部突觸的可塑性及其影響突觸傳遞的各種因素進行概述，從而為人們保持學習記憶水平提供理論上的依據(jù)。

1 腦區(qū)突觸可塑性的概念

在神經(jīng)細胞持續(xù)活動影響下，突觸的結(jié)構(gòu)和功能可發(fā)生較為持久的特異性變化，這一現(xiàn)象稱為“突觸的可塑性”［1］。有研究發(fā)現(xiàn)，突觸的可塑性可分為突觸結(jié)構(gòu)的可塑性和突觸傳遞的可塑性，其中主要表現(xiàn)為長時程增強（long term potentiation，LTP）和長時程抑制（long term depression，LTD）。長時程增強和長時程抑制被認為是學習和記憶的神經(jīng)基礎，因而突觸的可塑性與學習記憶密切相關(guān)。

2 突觸形態(tài)結(jié)構(gòu)可塑性的改變

2.1 突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變

章子貴［2］等運用三等分輻射式迷宮（即Y-迷宮）作為分辨學習記憶的模型對小鼠的學習記憶行為進行檢測，同時對小鼠海馬CA3區(qū)和皮層感覺運動區(qū)的突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)進行分析。研究結(jié)果表明，小鼠學習記憶的増齡性減退與海馬和大腦皮層運動區(qū)突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化有關(guān)。運動訓練使突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生的改變主要有：突觸界面的彎曲類型、突觸界面曲率、突觸間隙的寬度、突觸后致密物質(zhì)厚度、突觸活性帶長度和PSD厚度等［1］。余茜等［3］對腦缺血大鼠進行滾桶式網(wǎng)狀訓練、平衡訓練和網(wǎng)屏訓練，對大鼠左側(cè)大腦感覺運動皮層和海馬CA3區(qū)突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)進行運動訓練的大鼠大腦感覺運動皮層和海馬CA3區(qū)的突觸界面率、突觸后致密物厚度、穿孔性突觸百分率和PCD的厚度明顯增加，進而導致突觸傳遞功能增強，改善了腦缺血大鼠的學習記憶。楊敏等［4］對腦梗死大鼠進行滾筒、轉(zhuǎn)棒、走平衡木和網(wǎng)屏訓練，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過訓練的腦梗死大鼠大腦患側(cè)運動皮質(zhì)和海馬CA3區(qū)突觸界面率和突觸活性長度區(qū)增加、PSD厚度和穿孔性突觸百分率明顯增加，從而使腦梗死大鼠相關(guān)腦區(qū)突觸的可塑性得到增強，改善了大鼠學習記憶能力。由此可知，長期有氧運動可以明顯增加突觸的長度、PSD厚度和突觸間隙的寬度等，因此，長期有氧運動可以顯著改善學習記憶的能力。

2.2 突觸數(shù)量的改變

樹突棘是樹突分枝上的棘狀突起，是神經(jīng)元間形成突觸的主要部位［5］。因此，樹突棘的變化可以間接反映突觸的改變。白石等［6］在對大鼠進行八周的運動訓練后，觀察大鼠的大腦皮質(zhì)運動V層大椎體細胞及小腦皮質(zhì)浦肯野細胞的樹突棘變化的情況。結(jié)果表明，經(jīng)過運動訓練的大鼠大腦皮質(zhì)運動V層大椎體細胞及小腦皮質(zhì)浦肯野細胞的樹突棘的密度及大小均明顯高于沒有經(jīng)過運動訓練的大鼠。因此，長期的運動會對突觸的形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生良好的影響，從而有利于學習記憶能力的提高。王芳媛等［7］通過對大鼠進行八周中等強度、遞增負荷的跑臺運動，研究中等強度運動對大鼠海馬CA3區(qū)椎體細胞樹突棘數(shù)量的影響，發(fā)現(xiàn)運動組大鼠海馬CA3區(qū)椎體細胞樹突棘數(shù)目明顯高于對照組。認為長期適宜的運動訓練促進大鼠CA3區(qū)椎體細胞樹突棘數(shù)量增加的原因是運動訓練可以增加大鼠多種感受器的刺激，使大腦對信息的處理能力得到增強，從而增加大鼠的學習記憶能力。

3 突觸傳遞可塑性的改變

3.1 突觸體膜流動性的改變

突觸體膜的流動性在一定程度上可反映突觸的傳遞功能，從而對學習記憶的能力產(chǎn)生影響［8］。李亞等［9］采用多因素動物慢應激模型，對大鼠的Morris水迷宮空間學習記憶能力進行檢測，同時對大鼠前腦皮層和海馬突觸體膜流動性、突觸體內(nèi)游離Ca2+進行測定。研究結(jié)果表明，前腦皮質(zhì)和海馬突觸體膜流動性的降低可能是引起大鼠學習記憶功能障礙的腦機制之一。任姍姍等［10］運用熒光偏振方法分析長期有氧跑步運動對小鼠腦老化突觸體膜流動性的影響，結(jié)果顯示，和普通對照組及運動對照組相比，腦老化組的小鼠腦突觸體的黏滯度明顯高于其他兩組（P＜0.05），同時腦老化組小鼠腦突觸體的黏滯度也顯著高于腦老化+運動組（P＜0.05），而運動對照組和普通對照組的小鼠腦突觸體的黏滯度沒有明顯的差異。研究結(jié)果表明，腦老化組小鼠大腦突觸體膜黏滯度升高，從而導致突觸形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化和突觸功能下降。適量的運動可以使小鼠腦突觸體膜流動性增加，從而促進腦老化過程中大腦認知功能區(qū)突觸的可塑性代償，延緩腦老化的發(fā)生。

3.2 突觸素

突觸素是Wiedenmann和Frank于1985年在大鼠的神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的突觸囊泡膜上發(fā)現(xiàn)的一種特異性糖蛋白，與中樞神經(jīng)遞質(zhì)的釋放、突觸小泡的胞吐作用以及突觸可塑性關(guān)系密切［1］。有研究發(fā)現(xiàn)，長期有氧運動訓練可以通過改變突觸素的數(shù)量，影響突觸傳遞的可塑性。宿寶貴［12］等運用免疫組織化學的方法對大鼠進行空間辨別性學習時大鼠海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)突觸素的表達進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過水迷宮訓練的大鼠，其海馬結(jié)構(gòu)內(nèi)突觸素的數(shù)量明顯增加，說明突觸素數(shù)量的改變會引起突觸傳遞可塑性的變化，從而影響學習記憶功能。孫詠虹等［13］對SAM P8小鼠（快速老化小鼠）進行跑籠運動訓練，然后用免疫組化的方法對SAM P8小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)的海馬突觸素表達進行檢測。發(fā)現(xiàn)長期的運動訓練可以提高SAM P8小鼠大腦內(nèi)突觸素的表達，從而改善小鼠的學習記憶功能。

4 結(jié)論

綜上所述，腦部突觸可塑性的改變，可以顯著改善學習記憶的能力，而長期有氧運動可以改善腦部與學習記憶有關(guān)的突觸可塑性，進而可以顯著改善學習記憶能力，從而為長期有氧運動在人們學習工作中保持學習記憶能力提供了理論依據(jù)。

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Influence of Long-term Aerobic Exercise on the Plasticity of Brain Synaptic

ZHANG Kang

(Chengdu sports university,Chengdu 610041,Sichuan,China)

Along with the growth of the age,memory ability can present obvious downward trend,this trend has become a problem to be solved.Synaptic play an important role in learning and memory,in this paper, the effect of long-term aerobic exercise on the brain synaptic is briefly reviewed.

aerobic exercise;brain;learning and memory;synaptic

張康（1990-），山東聊城人，研究生，研究方向：運動康復與健康促進。