你能跑多久可能要看耐力腦細胞

來源：中國科學報

記者：王方

圖片來源：Cavan Images/Alamy

研究人員在小鼠身上發現了有助于在跑步后提升耐力的神經元。他們推測人體內也存在類似神經元，可以通過藥物或其他療法增強運動帶來的效果。相關論文近日發表于《神經元》。

人們早就知道大腦會隨身體活動而改變。論文通訊作者、美國賓夕法尼亞大學的Nicholas Betley表示，科學家普遍認為，這些效應與身體其他部位的變化，比如肌肉變強是不同的，而最新研究結果表明，情況恰恰相反。“大腦的變化才是協調所有這一切的關鍵。”Betley說。

為更好地了解運動如何影響大腦，Betley和同事監測了小鼠在跑步機上運動前、中、后的神經元活動。他們重點關注了下丘腦腹內側核的神經元，此前研究表明，這一腦區發育受損會阻礙嚙齒動物的健康提升。Betley說：“人類可能也是如此，因為這一腦區的結構和功能在哺乳動物中基本一致。”

研究發現，小鼠跑步后，一組具有SF1受體的神經元活動明顯增強，這種受體在大腦發育和新陳代謝中發揮著重要作用。

隨著運動天數的增加，被激活的這類神經元的比例也在上升。到第8天，約53%的神經元被跑步激活，而第一天還不到32%。“所以，就像肌肉在鍛煉后變大一樣，你的大腦活動也會變強。”Betley說。

接下來，研究人員使用一種通過光激活或抑制神經元活動的方法——光遺傳學技術，在另一組小鼠中抑制了這些神經元。

這些小鼠每周在跑步機上運動5天，持續3周，每次運動后，神經元被抑制1小時。在每周結束時，小鼠都要進行一次耐力測試，直至跑到筋疲力盡。整個實驗期間，這些小鼠的跑步距離平均增加了約400米，大約是另一組神經元完好無損小鼠的一半。

團隊成員、賓夕法尼亞大學的Morgan Kindel說，目前還不清楚這些神經元的作用是什么，但可能與能量利用有關。

在耐力運動中，由于碳水化合物消耗得更快，身體會依靠脂肪供能。Kindel說，但抑制這些神經元會讓小鼠“在跑步初期更早地消耗碳水化合物，然后它們就沒有燃料了”。

研究團隊發現，抑制這些神經元會阻止肌肉中一種名為PGC-1α的蛋白質釋放，后者能幫助細胞更高效地利用能量。此外，這些神經元還會釋放一種物質，從而提高血糖并補充能量儲備，有助于肌肉恢復。

光遺傳學方法需要實施侵入性腦部手術，因此無法用于人類。但Betley說，未來有可能開發出其他作用于這些神經元的干預手段。“如果我們能找到一種方法，比如一種鹽或一種補充劑來激活這些神經元，就能提升耐力。”

當研究人員重復這項實驗，增強這些神經元的活動后，小鼠獲得了驚人的耐力，跑步距離是對照組的兩倍多。

Betley表示，類似的干預手段尤其能幫助那些難以鍛煉的人，如老年人或中風患者。

但未來仍有許多障礙。“首先，我們還不能確定這些發現是否適用于人類。”美國佛羅里達大學的Thomas Burris說，“其次還有潛在副作用的問題。這些神經元似乎能夠調控肌肉的能量攝取，過度刺激可能導致血糖下降，引發危險狀況。”

Betley表示，即便能安全激活這些神經元，它也不會是健康的萬能解藥。“運動能帶來各種各樣的好處，如減輕抑郁、緩解焦慮、提升認知、改善心血管、增強肌肉。但我不認為激活這些神經元，就一定能帶來這些好處。”