跑跑更聪明！科学家发现运动改善学习记忆的关键机制
2019-07-14 奇点糕 奇点网
奇点糕有个习惯，写稿卡壳就会满地乱走，走个三四五六圈，灵感就来了。嘿，动动脑子这个词可谓是非常真实，身体动一动脑子就会通。那这究竟是奇点糕自己的错觉，还是真的有科学道理呢？近日，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院张力副教授、苏国辉院士课题组联手在《科学进展》上发文，揭示了运动改善学习记忆能力的分子机制[1]。原来运动会激活脑内的mTOR通路，进一步促进突触形成，从而改善学习能力~这也是目前首个证
奇点糕有个习惯，写稿卡壳就会满地乱走，走个三四五六圈，灵感就来了。
嘿，动动脑子这个词可谓是非常真实，身体动一动脑子就会通。
那这究竟是奇点糕自己的错觉，还是真的有科学道理呢？
近日，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院张力副教授、苏国辉院士课题组联手在《科学进展》上发文，揭示了运动改善学习记忆能力的分子机制[1]。原来运动会激活脑内的mTOR通路，进一步促进突触形成，从而改善学习能力~这也是目前首个证实mTOR在学习记忆中重要作用的体内研究。
在这里就想隔空喊话当年占用体育课的班主任，我没考上北大都赖你啊。
不知道大家有没有运动之后耳清目明的感觉，有很多研究都证实，短期或长期的体育锻炼能够改善心理健康和认知功能[2]，试验中也观察到志愿者相关大脑区域的激活[3]。
至于这又是为什么，目前广泛认为，运动能够增加脑源性神经营养因子（BDNF）的表达[4]，至于更进一步的机制，那就不好说了。考虑到BDNF可能与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）有关[5]，而近年来也有一些研究张明外周组织中也存在运动激活mTOR的现象[6]，研究者们自然把目光放到了mTOR上。
于是研究者们给小鼠制定了一个运动计划，三周里每天让小鼠在跑步机上运动1小时，然后利用体内成像技术观察小鼠大脑的变化。
简单来说，神经元之间以树突和轴突形成的突触传递消息，此间结构会随着学习记忆的形成发生动态变化。
与前人的研究一致，小鼠参加运动计划之后，BDFN表达上调，而且mTOR核心蛋白的磷酸化水平升高，这说明持续的运动激活了mTOR通路。
同时，mTOR-S6途径也被激活，这可以促进突触蛋白的合成、增强突触传递[6，7]。果然，电子显微镜下再看小鼠的大脑皮层，运动皮层中突触密度明显增加了。
当然，数量增加并不能说明质量增加，所以研究者还另外检测了突触传递强度。研究者选择了作为运动皮层主要兴奋性输出的L5PRN神经元。
运动之后L5PRN的突触后电流显着增强了。
可见运动让小鼠拥有了更强神经活动。
当研究者给小鼠注射雷帕霉素抑制mTOR通路，纵使天天锻炼，小鼠的大脑也不会形成更多新突触，足以说明mTOR通路的重要性。
进一步研究发现，运动激活mTOR还可以促进少突胶质细胞的成熟，增加轴突髓鞘形成，促进树突棘的生成，这都是可以改善运动相关学习能力的[8-10]。研究者也在实验中观察到，持续锻炼的小鼠的确表现得更好。
研究者们表示，依据这项研究成果，可以继续探索精神疾病和认知缺陷等疾病的临床运动干预，闲着没事跑两步说不定真是个“变聪明”的好办法。
参考资料：
[1]https：//advances.sciencemag.org/content/5/7/eaaw1888
[2]Besmart，exerciseyourheart：ExerciseeffectsonbrainandcognitionC.H.Hillman，K.I.Erickson，A.F.KramerNat.Rev.Neurosci.，9：58-65，2008
[3]ChangesinfMRIactivationinanteriorhippocampusandmotorcortexduringmemoryretrievalafteranintenseexerciseinterventionG.Wagner，M.Herbsleb，F.delaCruz，A.Schumann，S.K？hler，C.Puta，H.W.Gabriel，J.R.Reichenbach，K.-J.B？rBiol.Psychol.，124：65-78，2017
[4]Exercise-enhancedneuroplasticitytargetingmotorandcognitivecircuitryinParkinson’sdiseaseG.M.Petzinger，B.E.Fisher，S.McEwen，J.A.Beeler，J.P.Walsh，M.W.JakowecLancetNeurol.，12：716-726，2013
[5]Themechanistictargetofrapamycin：ThegrandconducTORofmetabolismandagingB.K.Kennedy，D.W.LammingCellMetab.，23：990-1003，2016
[6]Geneticremovalofp70S6kinase1correctsmolecular，synaptic，andbehavioralphenotypesinfragileXsyndromemiceA.Bhattacharya，H.Kaphzan，A.C.Alvarez-Dieppa，J.P.Murphy，P.Pierre，E.KlannNeuron，76：325-337，2012
[7]MotorskilllearningdependsonproteinsynthesisinmotorcortexaftertrainingA.R.Luft，M.M.Buitrago，T.Ringer，J.Dichgans，J.B.SchulzJ.Neurosci.，24：6515-6520，2004
[8]REMsleepselectivelyprunesandmaintainsnewsynapsesindevelopmentandlearningW.Li，L.Ma，G.Yang，W.-B.GanNat.Neurosci.，20：427-437，2017
[9]EmergenceofreproduciblespatiotemporalactivityduringmotorlearningA.J.Peters，S.X.Chen，T.KomiyamaNature，510：263-267，2014
[10]MotorskilllearningrequiresactivecentralmyelinationI.A.McKenzie，D.Ohayon，H.Li，J.P.deFaria，B.Emery，K.Tohyama，W.D.RichardsonScience，346：318-322，2014
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