不同類型運(yùn)動對大腦可塑性影響的探究

任亮穎 朱成東

自“雙減”過后，我們的K12教育迎來重大轉(zhuǎn)折，體育開始被正視，如今還首次修改我國的體育法，擬設(shè)定“國家體育節(jié)”，足以看出國家對體育運(yùn)動的重視程度。運(yùn)動本身可以預(yù)防某些疾病，提升自身抵抗力、加快反應(yīng)訓(xùn)練的速度，長期參加體育鍛煉還可以促進(jìn)身體新陳代謝，達(dá)到減肥和控制管理身材的效果。當(dāng)今社會，隨著學(xué)校體育教學(xué)的改革不斷深入發(fā)展，以及被人們重視不斷增加，越來越多的人積極融入?yún)⑴c到體育運(yùn)動領(lǐng)域之中。通過參與體育運(yùn)動可以鍛煉肌肉，讓骨骼更加堅(jiān)硬，預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生;除此之外，運(yùn)動會使人變得更聰明，大腦更健康，運(yùn)動可以調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮和抑制，幫助我們改善睡眠質(zhì)量，同時(shí)，通過長期鍛煉可以增進(jìn)身體健康、預(yù)防疾病、培養(yǎng)人們頑強(qiáng)、堅(jiān)毅、果敢、自信的意志品質(zhì)。

由前人可知，運(yùn)動對大腦可塑性的影響已經(jīng)在神經(jīng)功能方面的障礙恢復(fù)、改善和預(yù)防中老年人腦神經(jīng)損傷、促進(jìn)青少年大腦的發(fā)育一些相關(guān)領(lǐng)域，已經(jīng)成為最近這些年關(guān)注的熱點(diǎn)話題。大腦認(rèn)知的靈活性，在一些工作記憶功能方面及長期記憶能力方面，在20歲以后會隨著年齡的增長而大腦認(rèn)知和靈活性逐漸下降減弱的情況。且這些老化現(xiàn)象通常伴隨著小腦半球側(cè)，前額葉皮質(zhì)區(qū)及海馬會區(qū)等重要大腦結(jié)構(gòu)區(qū)域數(shù)量的逐步縮減。運(yùn)動鍛煉已經(jīng)被研究者通過大量試驗(yàn)證實(shí)可以增加海馬回、前額葉、基底核體積或者抑制體積萎縮。

人類大腦結(jié)構(gòu)的變化隨著環(huán)境和自身因素變化因此而改變，運(yùn)動技能的不斷學(xué)習(xí)也會發(fā)生一系列變化，同時(shí)，運(yùn)動人群的身體差異、運(yùn)動技能的練習(xí)項(xiàng)目、練習(xí)強(qiáng)度、練習(xí)時(shí)間、練習(xí)頻率和學(xué)習(xí)內(nèi)容等也會誘導(dǎo)腦組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，本文綜述的重點(diǎn)在于我們要深入探究，在各個(gè)具有不同特定功能單元運(yùn)動以及不同運(yùn)動項(xiàng)目對大腦產(chǎn)生的顯著影響。

1 對大腦可塑性的認(rèn)知

大腦的可塑性是指神經(jīng)腦細(xì)胞不斷的適應(yīng)外界環(huán)境的變化而引起的具有改變其本身的結(jié)構(gòu)和功能的能力。我們從幼年、青年、中年到老年不斷經(jīng)歷記憶和學(xué)習(xí)的過程與大腦的可塑性具有密切的關(guān)系。尤其是在幼年和青年時(shí)期，大腦可塑性變化尤為迅速，并且它會伴隨著整個(gè)生命歷程。關(guān)于巴普洛夫和他的狗的實(shí)驗(yàn)說明在經(jīng)過不斷外界刺激變化的過程中，外部環(huán)境條件的不斷刺激在大腦中可以重新建立起新的聯(lián)系，因此為了適應(yīng)新的環(huán)境，腦的功能逐漸發(fā)生改變，這就是大腦的可塑性。簡言之大腦的可塑性會因?yàn)槲覀兩瞽h(huán)境、學(xué)習(xí)、記憶、思維等變化而不斷發(fā)展變化。

運(yùn)動訓(xùn)練可引起腦可塑性發(fā)生改變的原因相關(guān)研究也表明：對成人進(jìn)行靶射擊訓(xùn)練或平衡訓(xùn)練能夠改變成人腦結(jié)構(gòu)或功能。如Rogge等人在分別進(jìn)行對兩組成人分別隨機(jī)地進(jìn)行的持續(xù)12周左右的平衡運(yùn)動能力訓(xùn)練前后對照組和放松運(yùn)動能力訓(xùn)練前研究之后發(fā)現(xiàn)，與放松運(yùn)動能力訓(xùn)練后組進(jìn)行橫向比較，平衡運(yùn)動訓(xùn)練前組水平比放松訓(xùn)練前后組成員的平衡運(yùn)動能力水平大幅提高，且這兩組具備與大腦視覺、前庭功能和大腦其他的自我運(yùn)動和運(yùn)動自我知覺的活動及相關(guān)的功能有關(guān)的重要的腦區(qū)結(jié)構(gòu)內(nèi)的皮層厚度均相對于增加，殼核體積也下降。

2 運(yùn)動對大腦功能的影響

士別三日，應(yīng)當(dāng)刮目相看，這就說明大腦在我們的一生中都是可以改變的。當(dāng)我們進(jìn)行思考時(shí)會激活大腦中相應(yīng)的神經(jīng)回路，當(dāng)我們不斷學(xué)習(xí)培養(yǎng)新的習(xí)慣時(shí)，就會開辟新的神經(jīng)回路。這就說明人的大腦想法和思路不斷發(fā)生變化，它的計(jì)劃也會發(fā)生改變，那么就可能會帶來一種全新的表現(xiàn)，這就是大腦表現(xiàn)的一種形式。如果說大腦的一些功能進(jìn)行培訓(xùn)，并且逐步提高，這就說明大腦的可塑性和它的潛力。

科學(xué)界一直以來積極研究運(yùn)動訓(xùn)練后對個(gè)體健康以及大腦智能發(fā)育等產(chǎn)生的重大生理作用的一些相關(guān)理論機(jī)制，運(yùn)動本身也已經(jīng)不僅單純在體內(nèi)釋放出大量細(xì)胞內(nèi)的馬啡肽有關(guān)，運(yùn)動本身還能可以大大的促進(jìn)人體大量的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的大量合成以及釋放，而正是這種BDNF無疑的才是人們通過大量運(yùn)動練習(xí)而無法改善到的整個(gè)大腦功能過程系統(tǒng)中存在的一種最具潛力重要潛力的最關(guān)鍵的生物分子組成之一，可能將對人類改善整個(gè)大腦功能系統(tǒng)中的幾乎任何與大腦認(rèn)知學(xué)習(xí)活動過程和大腦學(xué)習(xí)及記憶活動過程相關(guān)的人類其他幾乎所有的重要和基本大腦學(xué)習(xí)功能過程活動而言都將會非常重要。體育運(yùn)動可顯著幫助及促進(jìn)人類右腦功能之開發(fā)及恢復(fù)功能與再利用。人體范圍內(nèi)人的整個(gè)左腦機(jī)能活動主要部分都是大腦用以進(jìn)行的抽象型的思維，充分發(fā)揮感情、賞析造型藝術(shù)的大腦神經(jīng)集中化在右半球，右腦開發(fā)最重要的是創(chuàng)新思維能力。右腦開發(fā)不局限于部分的剖析，只是縱觀全局性，以膽大猜想跳躍性地前行，做到判斷力的結(jié)果。因此，通過研究分析發(fā)現(xiàn)右腦的工作能力要顯著優(yōu)勢于左腦。通過這一發(fā)現(xiàn)為科學(xué)研究工作者對促進(jìn)大腦記憶力開發(fā)的研究提高了有效途徑，促進(jìn)人右腦智能水平的較快速健康發(fā)展，有助于形象思維和創(chuàng)新思維能力。

在吳殷等人的研究中通過采用核磁共振和腦成像等顯微技術(shù)，比較并檢測分析了來自全國共13名籃球運(yùn)動員、13名羽毛球運(yùn)動員以及另外還有16名其他運(yùn)動和非籃球運(yùn)動員之間發(fā)生的運(yùn)動員大腦灰質(zhì)體積分布的微觀結(jié)構(gòu)差異，結(jié)果顯示，運(yùn)動員大腦分布在雙側(cè)中央的中央前上后回、左側(cè)后頂和下回小葉、顳額上下回葉灰質(zhì)體積等相關(guān)結(jié)構(gòu)部分都分別顯著接近或遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于運(yùn)動員而非一般運(yùn)動員，長期且持續(xù)高強(qiáng)度的有氧運(yùn)動學(xué)習(xí)和腦力訓(xùn)練也將會導(dǎo)致使對同樣從事上述不同大腦類型的運(yùn)動能力訓(xùn)練或項(xiàng)目要求相似的健美項(xiàng)目運(yùn)動員大腦水平會產(chǎn)生一些極其高相似性程度的大腦可塑性改變和結(jié)構(gòu)變化。綜上發(fā)現(xiàn)長期參與體育鍛煉的人的大腦結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定的變化。

3 對不同運(yùn)動項(xiàng)目大腦可塑性變化的假設(shè)

不同的運(yùn)動項(xiàng)目我們身體參與的肌肉也不同，通過與不同體育項(xiàng)目運(yùn)動員大腦在生長發(fā)育不同的階段發(fā)生的各種腦電活動變化與特點(diǎn)分析比較，可以切實(shí)幫助我們教練員更為有效直觀的分析把握對運(yùn)動員表象訓(xùn)練的目標(biāo)清晰性，有目標(biāo)區(qū)別的加強(qiáng)訓(xùn)練對運(yùn)動員的大腦心理狀態(tài)訓(xùn)練。同時(shí)，在運(yùn)動項(xiàng)目的選材研究中，可以進(jìn)一步增加體育運(yùn)動項(xiàng)目參賽者的身體運(yùn)動及表象能力指標(biāo)，從而對進(jìn)行一種更理性科學(xué)化的綜合選材的評價(jià)研究。

以往有研究也發(fā)現(xiàn)，球類運(yùn)動員與專業(yè)運(yùn)動員腦區(qū)結(jié)構(gòu)變化。本文通過查閱大量文獻(xiàn)資料驗(yàn)證假設(shè)，經(jīng)過較長期系統(tǒng)訓(xùn)練過的乒乓球運(yùn)動員大腦皮質(zhì)脊髓興奮性往往更較強(qiáng);通過對比發(fā)現(xiàn)不同的運(yùn)動項(xiàng)目分別影響大腦關(guān)鍵部位的激活和不同程度刺激后發(fā)生的變化，由于訓(xùn)練程度的不同發(fā)現(xiàn)運(yùn)動訓(xùn)練項(xiàng)目會對跟該肌肉運(yùn)動強(qiáng)度相關(guān)部位的神經(jīng)主動肌群影響變得更直接具有針對性，從而可以導(dǎo)致該神經(jīng)可塑性顯得更強(qiáng)，但是對其他類型的運(yùn)動肌肉也不會因此而發(fā)生改變。

4 運(yùn)動促進(jìn)大腦特異性變化

運(yùn)動大腦對促進(jìn)人類大腦結(jié)構(gòu)功能形成產(chǎn)生的作用主要的影響作用主要就是指人們通過適度運(yùn)動的大腦運(yùn)動可以達(dá)到通過鍛煉增加整個(gè)人大腦灰質(zhì)細(xì)胞顆粒的總體積、白質(zhì)密度及以抵消人體由于神經(jīng)細(xì)胞老化而所會導(dǎo)致所產(chǎn)生的輕度腦萎縮。有媒體報(bào)道稱職業(yè)舞者們?nèi)粲^看與他們相似風(fēng)格的舞步時(shí)，他們運(yùn)動相關(guān)的鏡像神經(jīng)系統(tǒng)皮層網(wǎng)絡(luò)會出現(xiàn)雙側(cè)的激活。舞蹈演員通過練習(xí)大量的動作，使大腦皮層更加活躍，從而能在各種環(huán)境下從容表現(xiàn)出來。之前有研究發(fā)現(xiàn)長期或經(jīng)過一定專業(yè)投籃訓(xùn)練時(shí)間的運(yùn)動員在觀看自由投籃比賽時(shí)，他們的知覺能力和運(yùn)動能力變化導(dǎo)致皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了明顯的改變，與剛剛接觸練習(xí)籃球新手相比，在頂下回小葉和額頂下回葉出現(xiàn)頻率更高的激活。這些實(shí)驗(yàn)研究也表明，從事一項(xiàng)特定的運(yùn)動訓(xùn)練技能活動的人都會逐漸在和運(yùn)動功能相關(guān)部位的皮質(zhì)區(qū)域里漸漸開始出現(xiàn)一種皮質(zhì)的重組和可塑性。

體育運(yùn)動中年齡對人的大腦功能發(fā)展的直接影響主要是指由長期運(yùn)動后所會引起的人的大腦區(qū)域性間功能性連接狀態(tài)的顯著改變、延緩腦老化過程導(dǎo)致認(rèn)知程度下降、提升我們的認(rèn)知力及改進(jìn)學(xué)業(yè)方面表現(xiàn)。運(yùn)動會可影響人體腦系統(tǒng)的多種器官功能，對人體腦機(jī)能的整體健康發(fā)育有著其重要推動作用，包括有效提高人腦認(rèn)知協(xié)調(diào)能力，延緩腦細(xì)胞由機(jī)體衰老變化引起所致的人腦認(rèn)知協(xié)調(diào)能力下降。

5 不同訓(xùn)練項(xiàng)目對大腦可塑性影響差異

陳薇對乒乓球運(yùn)動員不同級別水平運(yùn)動員之間的執(zhí)行功能差異分別進(jìn)行了測試，結(jié)果均一致顯示出乒乓運(yùn)動員之間的執(zhí)行功能差別表現(xiàn)明顯要比普通人明顯或好較之多于其他的普通人，并且均發(fā)現(xiàn)了乒乓球運(yùn)動員之間的執(zhí)行功能，同時(shí)在完成處理揮拍擊球動作時(shí)大腦所特別需要進(jìn)行的動作感知過程和動作訓(xùn)練的密切結(jié)合機(jī)制則完全與涉及大腦全身不同器官區(qū)域系統(tǒng)的高級運(yùn)動皮層功能中樞的異常激活相關(guān)。

羽毛球的球速是所有球類運(yùn)動中速度最快的，因此羽毛球運(yùn)動員往往動作速度和反應(yīng)速度更具有顯著優(yōu)勢，通過對職業(yè)羽毛球運(yùn)動員大腦進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，動作的反應(yīng)速度隨著相應(yīng)的訓(xùn)練時(shí)間和強(qiáng)度的增加大腦的皮質(zhì)運(yùn)動圖層也會發(fā)生相應(yīng)的改變。經(jīng)顱磁刺激研究職業(yè)籃球運(yùn)動員發(fā)現(xiàn)這些人他們在預(yù)判投籃時(shí)準(zhǔn)確性會高，同時(shí)這些職業(yè)運(yùn)動員觀察投籃失敗時(shí)大腦皮層的激活也會相應(yīng)增加研究人員表明，長期高強(qiáng)度的腦部運(yùn)動刺激訓(xùn)練會對人類單個(gè)的腦區(qū)神經(jīng)元產(chǎn)生顯著變化，將通過改變對這些大腦功能網(wǎng)絡(luò)之間的神經(jīng)連接性，使通過其神經(jīng)元更快捷、更有效靈敏地的傳入數(shù)據(jù)和直接傳出信息。

從就當(dāng)前為止我國眾多高校和現(xiàn)有所收集到的有關(guān)研究相關(guān)資料文獻(xiàn)數(shù)據(jù)信息中也就已經(jīng)可以看出大致能看出，專門針對將對運(yùn)動規(guī)律的表象理論模型與EEG理論模型有機(jī)結(jié)合和使用一起來應(yīng)用所專門進(jìn)行相關(guān)研究領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用研究開發(fā)工作也還真是目前不甚屬多見。運(yùn)動功能康復(fù)學(xué)領(lǐng)域技術(shù)體系中的EEG技術(shù)的開發(fā)研究工作在現(xiàn)階段主要成果包括通過腦電圖、腦電地形圖、腦像圖研究（EEQG）等技術(shù)、腦電漲落圖研究（SET）技術(shù)研究等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，從人體運(yùn)動過程不同生理技術(shù)角度、不同組織解剖技術(shù)層面理論上系統(tǒng)了解運(yùn)動員大腦功能特征。

6 結(jié)論

不同類別的運(yùn)動能力項(xiàng)目運(yùn)動員大腦結(jié)構(gòu)也可能還存在的著某些項(xiàng)目差異，這將會造成與別的運(yùn)動員在不同級別的運(yùn)動能力項(xiàng)目基礎(chǔ)上的運(yùn)動員所表現(xiàn)出在運(yùn)動能力專項(xiàng)方面上的巨大相對優(yōu)勢，且和他們所在級別自身具備相應(yīng)項(xiàng)目能力項(xiàng)目的選手大腦結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上所可能會顯現(xiàn)出來的體現(xiàn)出的運(yùn)動員能力與一般與普通人水平之間存在的某些明顯項(xiàng)目差異也有關(guān);例如女子羽毛球運(yùn)動員因?yàn)樗齻冃枰诟媾c精確的運(yùn)動手控腦結(jié)構(gòu)層面上也確實(shí)可以出現(xiàn)相對應(yīng)運(yùn)動能力水平的變化。本篇綜述通過相關(guān)文獻(xiàn)得出結(jié)論還表明長期堅(jiān)持運(yùn)動鍛煉可以讓男女籃球運(yùn)動隊(duì)員和女男子羽毛球運(yùn)動員們不僅都是在提升自己運(yùn)動能力和提高認(rèn)知運(yùn)動的能力與在提高運(yùn)動的結(jié)構(gòu)，大腦也更地具有了在結(jié)構(gòu)層次上的可塑性。同運(yùn)動項(xiàng)目的特點(diǎn)有關(guān)，在普通人與運(yùn)動員的比較中發(fā)現(xiàn)專業(yè)的籃球運(yùn)動員不是在于怎么去傳球、破防、投籃，而是注重什么時(shí)間和關(guān)鍵時(shí)機(jī)去做，優(yōu)秀的籃球運(yùn)動員并不一定是投籃最準(zhǔn)，速度最快的，他們更多是擁有比普通運(yùn)動員更加縝密的加工、提煉情境構(gòu)成處理信息的能力，由此可知，通過對大腦中的運(yùn)動相關(guān)的丘腦灰質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行再次研究實(shí)驗(yàn)證明意識到有了這些大腦后通過更長期持續(xù)的運(yùn)動訓(xùn)練還可以通過改變這些與運(yùn)動和相關(guān)的大腦板結(jié)而來改變相關(guān)大腦結(jié)構(gòu)，此外我們猜測大腦本身還存在結(jié)構(gòu)形態(tài)功能上獨(dú)特的可塑性。

不同級別的競技運(yùn)動項(xiàng)目運(yùn)動員大腦結(jié)構(gòu)之間都可存在著一定程度項(xiàng)目差異，這也許會與同時(shí)參加幾項(xiàng)不同競賽項(xiàng)目競技運(yùn)動項(xiàng)目者各自的先天大腦特點(diǎn)都各異所有關(guān)。在通過對非專業(yè)運(yùn)動員大腦結(jié)構(gòu)與普通競技運(yùn)動員大腦構(gòu)造的對比分析比較等工作成果中，再次用研究成果證明觀察到證明了運(yùn)動員通過競技運(yùn)動與長期艱苦的艱苦訓(xùn)練之后確實(shí)完全可以完全的改變了這些與普通人類運(yùn)動的直接或部分運(yùn)動員大腦的正常結(jié)構(gòu)，大腦本身結(jié)構(gòu)在各方面就具有獨(dú)特性和可塑性。籃球和男子羽毛球運(yùn)動員們不僅也會同時(shí)在對于自身專項(xiàng)運(yùn)動方面的整體認(rèn)知與協(xié)調(diào)綜合能力運(yùn)動與自身專項(xiàng)領(lǐng)域運(yùn)動相關(guān)的知識技能能力差異程度上會明顯地表現(xiàn)出了其自身運(yùn)動領(lǐng)域與自身專項(xiàng)運(yùn)動領(lǐng)域運(yùn)動的比較差異性優(yōu)勢，且與他們同樣在自身運(yùn)動領(lǐng)域相應(yīng)運(yùn)動區(qū)域運(yùn)動的相關(guān)的大腦結(jié)構(gòu)特征差異上也更易體現(xiàn)出運(yùn)動領(lǐng)域與自身專項(xiàng)領(lǐng)域與普通人之間的巨大差異。打羽毛球需要運(yùn)動員做出決定，準(zhǔn)確判斷羽毛球的運(yùn)行速度和運(yùn)行軌跡、在這一過程中，大腦結(jié)構(gòu)中相關(guān)執(zhí)行區(qū)域可以被運(yùn)動員的認(rèn)知需求而激活。此外，大腦結(jié)構(gòu)和身體相關(guān)器官骨灰質(zhì)結(jié)構(gòu)方面也隨之都隨之表現(xiàn)出產(chǎn)生了一些相應(yīng)而較大差異的改變。

7 結(jié)語

隨著社會的不斷進(jìn)步，國家對體育產(chǎn)業(yè)的重視程度越來越高，人們現(xiàn)在的生活服務(wù)水平不僅僅滿足于生活必須的基本需求，開始參與到文體娛樂活動中。因?yàn)閰⑴c人群的不同，每個(gè)人的需求不同，因此，球類運(yùn)動項(xiàng)目的多樣性和多樣化逐步暴露在大眾的視野中。參加體育鍛煉的人們根據(jù)自己需求尋找適合自己的運(yùn)動項(xiàng)目，已有前人證明，類似于球類等復(fù)雜運(yùn)動對大腦的影響更有針對性。經(jīng)常從事參與體育鍛煉對提高大腦的發(fā)展更具實(shí)效性。本文通過查閱參考部分文獻(xiàn)，簡單闡述不同運(yùn)動項(xiàng)目（以球類為主）對大腦結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響以及運(yùn)動與大腦結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

通訊作者：朱成東

（作者單位：遼寧師范大學(xué)體育學(xué)院）