在钢筋水泥构筑的现代都市中，人类大脑正经历着前所未有的挑战。当久坐成为生活常态，一个令人警醒的事实逐渐浮现：全球范围内，阿尔茨海默病患者数量正以每20年翻一番的速度增长，抑郁症已成为全球致残的首要病因。特别是在针对性的药物开发近年来接连遭遇困难的情况下，运动这种人类与生俱来的生存本能，有望成为重塑大脑健康的核心密码。

当你挥汗如雨时，可曾想过每一次奔跑、每一次跳跃，都在悄然重塑你的大脑?这绝不是科幻小说的情节，而是发生在我们身体和大脑间的奇妙反应。运动不只是强健体魄的武器，更是滋养大脑的活泉——它像一位无形的雕塑家，用代谢分子的刻刀精雕细琢着我们的神经网络，让思维更敏捷，让情绪更稳定，甚至抵御衰老与疾病的侵袭。现就职于暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院的张力研究员，其主要工作领域是有氧运动改善神经可塑性和情感认知功能的外周-中枢机制，重点聚焦不同“运动因子”调节突触可塑性的机理。本期，让我们走近张力研究员，去深入了解运动与健康的关系。

运动，改善大脑功能的关键外周因子

随着年龄增长，认知衰退成为许多老年人面临的问题，记忆力下降、思维迟缓等症状逐渐显现，严重影响生活质量。长期运动可以有效缓解情感、认知障碍等脑疾病，而目前关于运动改善脑功能的机制多集中于成体神经发生、氧化应激、神经炎症等中枢机理。

近年来有研究显示，运动能调控多器官内稳态，通过影响不同外周来源分子(即“运动因子”)调控多器官对话，改善机体功能。但目前对于能影响脑功能的运动因子的器官来源、中枢作用机制和效果等缺少完整理解。

对此，美国等国的科学家率先揭示了跑轮运动对啮齿动物海马成体神经发生的改善效果，及其与脑源性神经营养因子的关联。而张力带领的暨南大学“运动与脑健康”研究团队，从外周-中枢机制出发，聚焦肝脏、脂肪、肠道等器官，对其分泌的运动因子的组织来源和脑功能调控效果进行了解析。他们首次提供了运动改善小鼠皮层突触发生的活体成像证据，这些研究揭示，运动对皮层突触发生的改善有助于提高神经元之间的信息传递效率，提升整体脑功能。在这些神经突触改善现象的背后，运动刺激外周组织产生的各类“运动因子”与脑功能的关联，近年来逐渐受到重视。

通过多维度组学等手段，筛选了包括载脂蛋白2(LCN2)、凝聚素(Clusterin)等运动相关分子，并解析其在肝脏、脂肪、肠道等组织的分泌时空模式和中枢调控效果。研究发现，肝脏来源的因子LCN2，可通过结合神经元特异受体，影响突触和神经元活动性，引起焦虑障碍。而在脂肪组织中，运动通过促进Clusterin释放，抑制小胶质细胞补体通路激活，缓解神经突触丢失，保护脑功能。这些成果揭示了运动刺激外周组织产生的运动因子，并解析了其改善脑功能的效果。

运动，改善突触结构和功能的分子机制

运动可以通过促进神经营养因子分泌或是改善神经炎症，增加成体神经发生，保护神经元凋亡，改善各类脑疾病。但对于神经突触在运动干预后的结构-功能改变，既往的研究受限于技术手段，多停留在简单的形态描述上。为此，张力在鉴定运动相关外周分子来源和功效的基础上，利用双光子在体成像等手段，对其在脑内调控突触可塑性的效果和分子机制进行了解析。

张力的成果在分子机制层面发现了运动相关代谢分子，影响脑内RNA和蛋白质修饰的机理。“运动与代谢稳态之间存在着千丝万缕的联系，当我们投入到运动中时，身体内部就像开启了一场复杂而有序的生化交响乐。”张力向我们解释，当进行较高强度运动训练时，身体如同高速运转的工厂，组织供能供氧需求剧增，多器官代谢模式随之大幅改变。以肌肉为例，其代谢模式从安静时的有氧代谢为主，转为有氧、无氧代谢共同作用。无氧代谢中葡萄糖分解为乳酸，导致剧烈运动后肌肉酸痛。这种代谢模式改变会引起以乳酸为代表的多种代谢产物浓度变化，这些分子不仅是运动“副产品”，其浓度变化还会影响身体代谢调节和内环境稳态。

运动对机体代谢通路影响广泛，会改变体内葡萄糖、乳酸、脂肪酸等代谢物的浓度。在运动过程中，葡萄糖作为主要供能物质被快速分解，运动强度进一步增加会导致身体对其需求增大，从而影响血糖水平。乳酸主要在无氧代谢时产生，适量可在运动后被身体重新利用。脂肪酸在长时间运动中主要通过氧化分解供能。这些代谢物不仅是能量来源，还参与大分子合成、信号转导等分子过程，如葡萄糖参与糖原合成，代谢物可作信号分子调节细胞功能等。因此，运动后机体代谢稳态显著改变，可能与机体健康收益有直接关联。换言之，运动既能强健筋骨，也能通过调节代谢稳态支持大脑健康。

在运动调控脑功能相关代谢分子筛选的基础上，张力进一步研究了运动改善突触结构发生和功能的效果及其分子机制，发现运动激活的外周因子可在RNA和蛋白质等多个层面影响突触分子。具体而言，在RNA水平上，运动刺激肝脏产生氨基酸代谢产物S-腺苷-甲硫氨酸(SAM)，通过血液循环进入脑内，改变突触相关转录本的RNA甲基化(m6A)稳态，增强内侧前额叶皮层(mPFC)神经活动性，缓解焦虑的行为。而在蛋白质水平上，运动可调控脑内多个突触蛋白的乳酸化修饰，改善皮层神经突触结构和功能，增强神经网络活动性，发挥抗焦虑作用。RNA和蛋白层面的修饰，进一步通过激活细胞代谢关键通路雷帕霉素靶蛋白(mTOR)，增强小鼠皮层锥体神经元顶树突棘动态发生和稳定性，增强突触和神经元钙活动性，从而改善焦虑障碍和相关的认知缺陷。这些研究成果揭示了运动相关外周因子通过影响脑内RNA和蛋白修饰等分子机制，改善突触可塑性，从而增强脑功能的神经机制。

运动，改善大脑功能的神经环路

张力的研究已发现LCN2、SAM、凝聚素等运动相关外周因子对情感认知等脑功能具有重要作用，但目前对于此类外周分子的神经机制多数集中在相关细胞信号通路、炎症微环境调控等领域，而对于神经环路的改变还缺少深入解析。因此，张力聚焦运动相关外周因子对情感认知等环路的调控，从而解析运动改善脑功能的环路机制。

研究结果显示，运动可通过mTOR通路激活，兴奋皮层内中间神经元，重塑局部兴奋-抑制环路稳态，改善脑网络活动性和认知功能;而在跨脑区投射网络中，慢性跑步机运动可以激活从腹内侧丘脑核(VM)向前边缘皮质(PrL)的谷氨酸能投射环路，从而缓解慢性压力应激模型小鼠焦虑样行为;进一步对VM-PrL环路上游输入解析发现，运动可能通过提高初级运动皮层(M1)向VM-PrL环路输入投射的兴奋性，发挥抗焦虑作用。从而将分子和环路机制有机联系起来。上述成果进一步完善了运动改善脑功能的外周分子-中枢神经环路机理，为在不同脑疾病人群中推广早期运动干预提供了科学依据和干预靶点。

运动，开启大脑健康的未来

尽管当前在运动与大脑健康的研究领域已经取得了一定的成果，但仍有诸多未知等待探索和解答。张力向我们表示，未来的研究方向将聚焦于不同运动方式对突触蛋白质翻译后修饰(PTM)的影响、运动相关其他代谢物对蛋白质PTM的作用以及建立运动后外周-中枢代谢及脑功能互作模型等关键领域，这对于深入理解运动改善脑健康的机理以及推动运动在临床治疗中的应用具有重要意义。

站在神经科学革命的前沿，我们正见证着人类对自身认知极限的重构。当运动不再仅仅是肌肉的收缩与舒张，而是成为调控基因表达、重塑神经网络、优化代谢通路的精密干预手段时，每个个体都掌握着延缓大脑衰老、提升认知储备的主动权。正如《运动改造大脑》中所写：“我们奔跑不是为了逃避野兽，而是为了激活深藏在基因中的神经保护程序。在这场与时间赛跑的脑健康保卫战中，运动或许是人类最古老却最先进的生物技术。”

张力的研究工作揭示了，运动中的每一次心跳加速，都在触发代谢分子与蛋白质的精密对话，重塑人类最珍贵的思维器官。这不仅是科学的胜利，更是对生命本质的致敬——运动，是人类与大脑签订的永恒契约。无论古代猎手长途奔袭，还是现代都市人健身打卡，运动始终刻在人类的基因里。当《“健康中国”2030规划纲要》将“体医融合”上升为国家战略，运动的意义早已超越强身健体——它是预防脑疾病、延缓认知衰退的普惠良方。

放下手机，系紧鞋带。你迈出的下一步，或许正悄然点亮某个神经元的全新连接。让我们积极拥抱运动，将其融入日常生活，早上晨跑、午后瑜伽、傍晚散步，每一次运动都是对大脑健康的投资。从现在起，用运动开启你大脑健康的未来，迎接更加活力、美好的人生。(供稿单位：暨南大学张力)