運動對不同記憶的影響及其機制研究進展

占竺旋 楊萍

摘? 要：記憶是人類的高級認知能力，它是思維、想象等高級心理活動的基礎(chǔ)，是人們的日常生活中必不可少的認知能力。隨著經(jīng)濟政治的發(fā)展，越來越多的人熱衷于體育運動。運動對人類大腦認知的作用也越來越突出。其中，運動對人類記憶的作用就受到較多研究者的關(guān)注。本文就將著重闡述運動對不同記憶的影響及其影響機制。主要包括運動對長時記憶、短時記憶、關(guān)系記憶、空間記憶等方面進行闡述，影響機制也主要包括海馬突觸可塑性、基因表達以及腦功能結(jié)構(gòu)等方面進行闡述。通過對運動與記憶關(guān)系的整理和闡述，能夠為運動促進記憶的作用提供堅實的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：運動? 認知功能? 記憶? 機制

中圖分類號：G808? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2813（2020）03（b）-0025-03

運動是人們生活中必不可少的部分，運動對人類的好處逐漸突出，相關(guān)究者也將研究焦點轉(zhuǎn)移到運動對人類的作用，例如經(jīng)常參與身體運動可以預(yù)防和改善高血壓[1]、肥胖[2]、糖尿病[3]、癌癥[4]等生理上的疾病，同時還可以緩解老年人的阿茲海默癥[5]等腦功能退化的疾病。身體運動對大腦認知功能方面也具有促進作用[6，7]，其中運動對記憶這一重要的認知能力的影響也是十分重要和顯著的。記憶是人腦對經(jīng)歷過事物的識記、保持、再現(xiàn)或再認的過程[8]。運動與記憶的關(guān)系及影響也受到較多研究者的關(guān)注和探究，因此本文就根據(jù)運動對記憶的不同方面的影響進行整理和闡述。

1? 運動對不同記憶的影響

1.1 運動與長時記憶

長時記憶，一般是指能夠保持相當長時間、并可容納大量信息的記憶[9]。經(jīng)常參加運動可以增強或保持長時記憶。在相關(guān)的實證研究中，Labban等人[10]在探討急性運動對長時記憶的影響時，讓被試在運動前和運動后都進行一次記憶任務(wù)的學習，再分別對他們記憶內(nèi)容進行評估。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試運動后的記憶學習效果是最好的，這表明急性運動對長時記憶具有積極的影響。同時Coles等人[11]在類似的研究中認為短時運動之所以會提高長時記憶，是由于短時運動可能改變長時記憶的特定方面，運動引起的喚醒可以促進信息整合到長時記憶中，從而促進長時記憶。

1.2 運動與短時記憶

短時記憶是指對信息的保持時間在十幾秒至1min左右的記憶[9]。關(guān)于運動對短時記憶的影響，我國學者[12]就研討定量負荷的運動對記憶廣度影響的研究中，發(fā)現(xiàn)被試在進行短時定量負荷運動后，視聽簡單反應(yīng)時有明顯的減少，以及視聽短時記憶數(shù)字廣度也有所提高，這說明身體運動對大腦的短時記憶可能也是存在一定的促進作用。不過目前對于運動改善短時記憶的實證研究證據(jù)似乎還是不足，運動與短時記憶的關(guān)系還是需要更多的實證研究來說明。

1.3 運動與關(guān)系記憶

關(guān)系記憶是指能夠記住某一事物與另一事物之間所存在的關(guān)系的一種能力[13]。關(guān)系記憶在人類生活中也是起著較大的作用。在探究運動與關(guān)系記憶表現(xiàn)之間的關(guān)系時，Chaddock等研究者[14]采用神經(jīng)影像學技術(shù)來觀察運動前后兒童大腦中與關(guān)系記憶有關(guān)的海馬區(qū)域變化來證明運動與其關(guān)系記憶之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，有氧適能較好的兒童在運動后，比有氧適能較差的兒童具有更好的記憶任務(wù)表現(xiàn)，同時也表現(xiàn)出更明顯的海馬區(qū)體積的變化。該研究者[15]還認為有氧適能可能是影響相關(guān)記憶的有效編碼和檢索這一執(zhí)行能力的一種因素。

1.4 運動與空間記憶

空間記憶，簡單來說就是描述物體的一種能力。具體分為物體定位時的方位效應(yīng)或物體搜索時的方位效應(yīng)，其中物體定位是指計算某物體在觀察者中心結(jié)構(gòu)的位置;物體搜索是指判斷在觀察者中心結(jié)構(gòu)的某位置上的物體是什么，空間記憶就是物體定位和物體搜索能力的體現(xiàn)[16]。這種記憶對于兒童來說是十分重要的，在兒童開始接觸新東西或新事物時，大腦中空間記憶也就開始起著重要作用，大腦的海馬體結(jié)構(gòu)也開始成長，因此對于空間記憶的促進是十分重要的。相關(guān)研究者[17]探究運動與空間記憶的關(guān)系，他們對學齡前兒童的有氧適能與其空間記憶和注意力的關(guān)系進行了橫向和縱向的探究，發(fā)現(xiàn)有氧適能或運動技能較好的兒童的空間記憶和注意力等認知表現(xiàn)比有氧適能較差的兒童都要好，同時在長時間的運動干預(yù)后，發(fā)現(xiàn)兒童的空間記憶或注意力等認知表現(xiàn)都顯著提高。因此認為有氧適能或運動技能較好的兒童可能具有更好的空間記憶能力，同時進行長時間的運動也會促進兒童的空間能力或注意力都能認知能力。

2? 運動對記憶產(chǎn)生影響的可能機制

在大腦的各個腦區(qū)中，與記憶有關(guān)的腦區(qū)主要是海馬區(qū)域。記憶作為大腦的高級認知功能之一，有著較為復(fù)雜的工作機制。對于兩者關(guān)系的機制探究主要是從生物學角度來解釋，如可以促進大腦海馬突觸可塑性的神經(jīng)生長相關(guān)蛋白-43、與基因表達相關(guān)的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、相關(guān)腦區(qū)的血流量變化及大腦海馬體的體積變化等均可以解釋運動與記憶之間的關(guān)系。

2.1 神經(jīng)生長相關(guān)蛋白-43

神經(jīng)生長相關(guān)蛋白-43（Growth Associated Proteins，GAP-43）是神經(jīng)元發(fā)育、神經(jīng)生長及再生、突觸形成和重塑的標志性物質(zhì)，它與海馬突觸可塑性的發(fā)展具有密切關(guān)系，并發(fā)揮著重要的作用[18]。同時，相關(guān)研究指出運動與記憶之間的關(guān)系可能通過GAP-43的變化發(fā)生的。苑振云[19]觀察運動對小鼠學習記憶能力和海馬GAP-43表達的影響，他們將小鼠分為運動組和對照組，讓運動組進行3個月的跑臺運動后，用Morris水迷宮測試小鼠，再用RT-PCR法檢測海馬中的GAP-43mRNA的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Morris水迷宮中，運動組小鼠的潛伏期比對照組的時間短，同時，運動組的海馬GAP-43表達的量相比對照組顯著增加。這說明，運動能提高小鼠的學習記憶能力，并且這個機制可能與運動促進海馬GAP-43表達的增加有關(guān)。

2.2 腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子

腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF），它主要由腦組織合成，廣泛分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)。其中大腦皮質(zhì)、海馬等部位含量較為豐富，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)中多種類型神經(jīng)元的生長、發(fā)育、分化、維持和損傷修復(fù)都具有重要作用。BDNF主要作用于酪氨酸激酶B（Trosine Kinase B）受體，可能經(jīng)蛋白激酶（MAPK）和三磷酸肌醇激酶（IP3-K）信號途徑，易化神經(jīng)遞質(zhì)合成與釋放，增強突觸傳遞效能，從而對學習記憶起到促進作用[20]。Greenwood等人[21]以老鼠進行實驗探究運動對記憶的影響及對海馬體的BDNF信使——核糖核酸（mRNA）的影響。研究結(jié)果表明，運動后增加了大鼠腦中的齒狀回、CA1和基底外側(cè)杏仁核中的BDNFmRNA的表達，同時也提高了大鼠的記憶任務(wù)表現(xiàn)。

2.3 腦區(qū)的血流量變化

近紅外光譜技術(shù)是近年來新興的一種非侵入式腦功能成像技術(shù)。該技術(shù)是在進行認知活動時通過測定大腦活動區(qū)域腦皮層散射光的強度來得到腦內(nèi)的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的相對濃度變化，從而推測與認知活動相關(guān)的腦區(qū)及各腦之間的相互關(guān)系。因此研究者采用fNIRS技術(shù)可以獲得大腦活動時血氧水平的變化，進而研究認知活動過程的神經(jīng)機制[22]。Yamazaki等研究者[23]在探究輕度的有氧運動對大腦空間記憶的影響，采用近紅外光譜技術(shù)記錄相關(guān)腦區(qū)，如背外側(cè)前額皮質(zhì)（DLPEC）、腹外側(cè)前額皮質(zhì)（VLPFC）和前極區(qū)（EPA）的皮質(zhì)氧合血紅蛋白水平的變化。研究結(jié)果得出，運動后的大腦記憶表現(xiàn)要顯著好于運動前的表現(xiàn);同時發(fā)現(xiàn)運動后的右VLPFC具有較高的氧合血紅蛋白水平，以及前額區(qū)的氧合血紅蛋白水平也是比運動前具有更高的水平。這表明運動對空間記憶具有改善作用，且與大腦的腹外側(cè)前額皮質(zhì)（VLPFC）和前極區(qū)（EPA）的氧合血紅蛋白水平變化有關(guān)。

2.4 海馬區(qū)域的體積變化

在運動對記憶的影響機制中，相關(guān)研究者采用核磁共振技術(shù)來觀察運動對大腦的某個腦區(qū)的體積或厚度等產(chǎn)生變化來反應(yīng)其對記憶表現(xiàn)的影響。Gothe等[24]研究者采用核磁共振技術(shù)探討了瑜伽對工作記憶任務(wù)期間大腦的海馬體、丘腦和尾狀核的灰質(zhì)體積和腦激活的變化。研究結(jié)果表明，與對照組相比，在瑜伽組的左側(cè)海馬中觀察到灰質(zhì)體積明顯增大，且瑜伽組的背外側(cè)前額葉皮層的激活減少，這表明瑜伽運動是能夠促進參與工作記憶的特定腦區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能變化，從而改善相應(yīng)的記憶能力[24]。

3? 結(jié)語

綜上所述，運動能夠作為一種干預(yù)方式對記憶的不同方面產(chǎn)生積極影響，同時通過各種不同的生物分子機制對大腦記憶產(chǎn)生影響，這為人們想要提高記憶能力提供了科學的依據(jù)和方式。

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