长期有氧运动对脑部突触可塑性的影响

张康

（成都体育学院，四川成都 610041）

长期有氧运动对脑部突触可塑性的影响

张康

（成都体育学院，四川成都 610041）

随着年龄的增长，记忆能力会呈现明显下降的趋势，缓解这种趋势已成为亟待解决的问题。突触在学习记忆中发挥着重要的作用，就长期有氧运动对脑部突触的影响进行简要的综述。

有氧运动；脑；学习记忆；突触

随着社会压力的增加，人们的学习、记忆能力出现了下降的现象。有研究发现，长期有氧运动可以改善与学习记忆有关的脑部突触的可塑性，缓解脑部疲劳，增强学习记忆力。通过有氧运动对与学习记忆有关的脑部突触的可塑性及其影响突触传递的各种因素进行概述，从而为人们保持学习记忆水平提供理论上的依据。

1 脑区突触可塑性的概念

在神经细胞持续活动影响下，突触的结构和功能可发生较为持久的特异性变化，这一现象称为“突触的可塑性”［1］。有研究发现，突触的可塑性可分为突触结构的可塑性和突触传递的可塑性，其中主要表现为长时程增强（long term potentiation，LTP）和长时程抑制（long term depression，LTD）。长时程增强和长时程抑制被认为是学习和记忆的神经基础，因而突触的可塑性与学习记忆密切相关。

2 突触形态结构可塑性的改变

2.1 突触结构参数的改变

章子贵［2］等运用三等分辐射式迷宫（即Y-迷宫）作为分辨学习记忆的模型对小鼠的学习记忆行为进行检测，同时对小鼠海马CA3区和皮层感觉运动区的突触结构参数进行分析。研究结果表明，小鼠学习记忆的増龄性减退与海马和大脑皮层运动区突触结构参数的变化有关。运动训练使突触结构参数发生的改变主要有：突触界面的弯曲类型、突触界面曲率、突触间隙的宽度、突触后致密物质厚度、突触活性带长度和PSD厚度等［1］。余茜等［3］对脑缺血大鼠进行滚桶式网状训练、平衡训练和网屏训练，对大鼠左侧大脑感觉运动皮层和海马CA3区突触结构参数进行研究，结果发现进行运动训练的大鼠大脑感觉运动皮层和海马CA3区的突触界面率、突触后致密物厚度、穿孔性突触百分率和PCD的厚度明显增加，进而导致突触传递功能增强，改善了脑缺血大鼠的学习记忆。杨敏等［4］对脑梗死大鼠进行滚筒、转棒、走平衡木和网屏训练，研究发现经过训练的脑梗死大鼠大脑患侧运动皮质和海马CA3区突触界面率和突触活性长度区增加、PSD厚度和穿孔性突触百分率明显增加，从而使脑梗死大鼠相关脑区突触的可塑性得到增强，改善了大鼠学习记忆能力。由此可知，长期有氧运动可以明显增加突触的长度、PSD厚度和突触间隙的宽度等，因此，长期有氧运动可以显著改善学习记忆的能力。

2.2 突触数量的改变

树突棘是树突分枝上的棘状突起，是神经元间形成突触的主要部位［5］。因此，树突棘的变化可以间接反映突触的改变。白石等［6］在对大鼠进行八周的运动训练后，观察大鼠的大脑皮质运动V层大椎体细胞及小脑皮质浦肯野细胞的树突棘变化的情况。结果表明，经过运动训练的大鼠大脑皮质运动V层大椎体细胞及小脑皮质浦肯野细胞的树突棘的密度及大小均明显高于没有经过运动训练的大鼠。因此，长期的运动会对突触的形态结构产生良好的影响，从而有利于学习记忆能力的提高。王芳媛等［7］通过对大鼠进行八周中等强度、递增负荷的跑台运动，研究中等强度运动对大鼠海马CA3区椎体细胞树突棘数量的影响，发现运动组大鼠海马CA3区椎体细胞树突棘数目明显高于对照组。认为长期适宜的运动训练促进大鼠CA3区椎体细胞树突棘数量增加的原因是运动训练可以增加大鼠多种感受器的刺激，使大脑对信息的处理能力得到增强，从而增加大鼠的学习记忆能力。

3 突触传递可塑性的改变

3.1 突触体膜流动性的改变

突触体膜的流动性在一定程度上可反映突触的传递功能，从而对学习记忆的能力产生影响［8］。李亚等［9］采用多因素动物慢应激模型，对大鼠的Morris水迷宫空间学习记忆能力进行检测，同时对大鼠前脑皮层和海马突触体膜流动性、突触体内游离Ca2+进行测定。研究结果表明，前脑皮质和海马突触体膜流动性的降低可能是引起大鼠学习记忆功能障碍的脑机制之一。任姗姗等［10］运用荧光偏振方法分析长期有氧跑步运动对小鼠脑老化突触体膜流动性的影响，结果显示，和普通对照组及运动对照组相比，脑老化组的小鼠脑突触体的黏滞度明显高于其他两组（P＜0.05），同时脑老化组小鼠脑突触体的黏滞度也显著高于脑老化+运动组（P＜0.05），而运动对照组和普通对照组的小鼠脑突触体的黏滞度没有明显的差异。研究结果表明，脑老化组小鼠大脑突触体膜黏滞度升高，从而导致突触形态结构的变化和突触功能下降。适量的运动可以使小鼠脑突触体膜流动性增加，从而促进脑老化过程中大脑认知功能区突触的可塑性代偿，延缓脑老化的发生。

3.2 突触素

突触素是Wiedenmann和Frank于1985年在大鼠的神经元和神经内分泌细胞的突触囊泡膜上发现的一种特异性糖蛋白，与中枢神经递质的释放、突触小泡的胞吐作用以及突触可塑性关系密切［1］。有研究发现，长期有氧运动训练可以通过改变突触素的数量，影响突触传递的可塑性。宿宝贵［12］等运用免疫组织化学的方法对大鼠进行空间辨别性学习时大鼠海马结构内突触素的表达进行研究，结果发现，经过水迷宫训练的大鼠，其海马结构内突触素的数量明显增加，说明突触素数量的改变会引起突触传递可塑性的变化，从而影响学习记忆功能。孙咏虹等［13］对SAM P8小鼠（快速老化小鼠）进行跑笼运动训练，然后用免疫组化的方法对SAM P8小鼠中枢神经系统的海马突触素表达进行检测。发现长期的运动训练可以提高SAM P8小鼠大脑内突触素的表达，从而改善小鼠的学习记忆功能。

4 结论

综上所述，脑部突触可塑性的改变，可以显著改善学习记忆的能力，而长期有氧运动可以改善脑部与学习记忆有关的突触可塑性，进而可以显著改善学习记忆能力，从而为长期有氧运动在人们学习工作中保持学习记忆能力提供了理论依据。

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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

张康（1990-），山东聊城人，研究生，研究方向：运动康复与健康促进。