2025 AAIC | 运动如何延缓大脑衰老？IGNITE研究揭示海马体与认知功能的关键联系

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最新研究证实，中高强度运动可显著改善记忆功能，其机制与海马体结构变化密切相关...

撰文：静心

体力活动已被证实是改善认知功能和延缓神经退行性疾病进展的有效干预方式，但其神经保护作用的具体分子机制和最佳实施方案仍需深入阐明。研究表明，规律运动可能通过调节特定脑区形态结构变化和阿尔茨海默病（AD）相关血液生物标志物水平来发挥保护作用，然而关于其作用通路、最佳干预剂量及长期效果的证据仍显不足。

在2025年阿尔茨海默病协会国际会议（AAIC）上，佛罗里达州奥兰多AdventHealth神经科学研究所的Lauren E. Oberlin博士报告的IGNITE研究为此提供了重要突破。这项多中心研究采用系统化方法，全面评估了不同强度体力活动与认知功能指标、脑区体积变化以及血浆生物标志物水平之间的剂量-效应关系，为建立基于循证医学的运动干预方案奠定了科学基础。

图1：Deepti Putcha教授做精彩报告

运动—认知关联研究旧有难题，IGNITE 研究应运而生！

尽管大量流行病学研究证实，规律的身体活动和良好的心肺适能（CRF）与延缓认知衰退、降低痴呆风险密切相关，但其具体作用机制和个体化差异仍存在诸多未解之谜。Lauren E. Oberlin博士（以下简称Oberlin博士）指出，既往研究存在三个主要局限：

● 普遍依赖主观自我报告的身体活动数据，缺乏客观测量；

● 认知评估工具过于简化，难以全面反映各认知域功能；

● 样本量有限且异质性不足，难以揭示潜在的调节因素。

这些方法学局限严重制约了对运动-认知关联机制的深入理解。

Lauren E. Oberlin博士表示，为突破这些局限，IGNITE研究采用严格的三期随机对照试验设计，纳入648名认知功能正常的老年人（65-80岁）（图2）。参与者被随机分配至三个干预组：低强度伸展组（150分钟/周）、中等强度运动组（150分钟/周）和高强度运动组（225分钟/周）。研究采用多维度、多组学的评估策略，包括：

● 客观身体活动监测：使用三轴加速度计连续7天测量；

● 心肺适能评估：标准化的分级运动测试；

● 神经影像学检查：高分辨率脑部MRI和淀粉样蛋白PET成像；

● 血液生物标志物检测：包括ptau217、GFAP、NfL等AD相关指标；

● 综合认知评估：20余项标准化测试，覆盖情景记忆、工作记忆等5个核心认知域。

基线数据分析显示，研究人群具有较好的代表性：平均年龄70岁，女性占71%，27%为APOE ε4携带者，27%淀粉样蛋白阳性（图3）。这种精心设计的样本特征为探讨运动干预效果的个体差异提供了理想的研究平台。同时，方法学创新将有助于揭示运动改善认知功能的具体神经生物学机制，包括其对脑结构可塑性、淀粉样蛋白沉积以及神经炎症等病理过程的影响。

图2：IGNITE研究设计（图片来源：专家演示文稿）

图3：样本基线特征（图片来源：专家演示文稿）

为什么运动能增强记忆力？海马体结构变化给出答案

IGNITE研究通过确认性因素分析（CFA）确定了五个核心认知领域：情景记忆（β=0.148,p=0.003）、工作记忆（β=0.234,p<0.001）、执行功能/注意力控制（β=0.198,p<0.001）、处理速度（β=0.146,p=0.004）和视觉空间处理（β=0.245,p<0.001）[1]。Lauren E. Oberlin博士指出，较高的CRF水平与所有认知领域的更好表现显著相关，且这种关联在教育程度较低的个体中更为突出，提示CRF可能弥补教育不足带来的认知风险。

Oberlin博士表示，在处理身体活动数据时，研究创新性地应用了成分数据分析（CoDA）来考察24小时活动分配[2]。研究发现，增加中高强度身体活动（MVPA）时间（即使减少其他活动时间）与更好的执行功能、工作记忆和处理速度表现相关。具体而言，从睡眠、久坐或低强度活动中重新分配时间给MVPA，认知表现可提升0.15-0.25个标准差（p<0.05）。

在探讨健身、时间使用和大脑健康之间的关联机制时，研究有了新的发现，较高的CRF水平与较大的海马总体积（特别是CA1、CA2和齿状回亚区）显著相关，这些结构变化在CRF与情景记忆表现的关联中起中介作用[3]。此外，通过大脑年龄预测模型发现，MVPA时间与延缓大脑衰老显著相关（F=2.72,P=0.002），减少MVPA时间则会加速大脑老化进程。

Oberlin博士认为，这些发现共同表明，维持较高CRF水平和增加MVPA时间可能通过海马结构保持和延缓整体大脑衰老等多重机制促进认知健康。基线数据显示，较高的CRF与特定海马亚区体积增大（约5-8%）和白质微结构完整性保持相关，而较多的MVPA则与多领域认知表现提升和大脑老化减缓相关。这些结果为制定精准的运动干预策略提供了重要的神经科学依据。

运动如何保护大脑？发现延缓AD的关键生物标志物

Oberlin博士认为，在该领域中有一个悬而未决的关键问题，即身体活动和健身在多大程度上与痴呆的潜在病理生理学相关，尤其是AD的核心病理标志物。基于此，在IGNITE研究中，Oberlin博士指出，研究团队检查了中等到剧烈的MVPA、CRF以及与AD病理相关的体液和大脑测量之间的关联。

研究发现，神经丝轻链蛋白（NfL）是与MVPA和CRF关联最显著的血浆生物标志物。具体表现为：处于MVPA和CRF最低四分位数的个体NfL水平显著升高（p<0.01），且这一关联在Aβ阳性个体中更为显著（β=-0.28 vs Aβ阴性组的β=-0.09）。Lauren E. Oberlin博士指出，这一发现表明在临床前AD阶段，维持较高健身水平可能通过保护神经元完整性来延缓神经退行性进程。

值得注意的是，研究未发现MVPA和CRF与Aβ、tau蛋白等核心AD标志物的显著关联。Lauren E. Oberlin博士认为，这提示运动的神经保护作用可能主要通过维持神经元结构完整性而非直接影响淀粉样蛋白沉积来实现。此外，研究证实有氧运动在该老年人群中具有良好安全性。

综合研究结果，Oberlin博士总结道，维持较高的身体活动水平和心肺适能对延缓认知衰退具有多重保护作用。具体而言，较高的健身水平与海马体积增大显著相关，特别是CA1、CA2等关键亚区，这种结构性改变可改善情景记忆功能。更重要的是，MVPA的时间分配与大脑老化速率密切相关，增加MVPA时间可能延缓大脑结构衰老。

在分子层面，身体活动与较低的神经退行性标志物NfL水平相关，这一效应在临床前AD（Aβ+）人群中尤为显著，提示运动可能通过保护神经元完整性来对抗神经退行性变化。未来研究需要重点解决两个关键问题：

● 明确运动是通过干预AD病理级联反应，还是通过独立途径（如促进突触可塑性、改善脑血管功能、增强神经可塑性等）发挥神经保护作用；

● 探索优化24小时活动模式对大脑老化的影响。

参考文献

[1]Oberlin L E, Wan L, Kang C, et al. Cardiorespiratory fitness is associated with cognitive function in late adulthood: baseline findings from the IGNITE study[J]. British Journal of Sports Medicine, 2025, 59(3): 167-176.

[2]Dumuid D, Stanford T E, Pedišić Ž, et al. Adiposity and the isotemporal substitution of physical activity, sedentary time and sleep among school-aged children: a compositional data analysis approach[J]. BMC public health, 2018, 18(1): 311.

[3]Collins A M, Mellow M L, Smith A E, et al. 24-Hour time use and cognitive performance in late adulthood: results from the Investigating Gains in Neurocognition in an Intervention Trial of Exercise (IGNITE) study[J]. Age and Ageing, 2025, 54(4): afaf072.

责任编辑：梦琳

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