想要变得更强壮？新研究显示：大脑可能比肌肉更关键

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早上好，我是脑叔，一个爱聊脑的家伙。

当人们想到增强体质时，脑海中浮现的通常是肌肉——比如举起更重的杠铃，或者爬楼梯不再气喘吁吁。然而，最新研究表明，除非大脑先发生改变，否则这些体能上的进步可能根本不会发生。

在一项于2月12日发表在《神经元》（Neuron）杂志上的研究中，在跑步机上训练的小鼠表现出大脑下丘脑腹内侧核（VMH）细胞活动的增加。当研究人员在运动后阻断这些细胞时，即便小鼠进行了锻炼，它们的耐力也没有得到提升。这项研究表明，身体需要依赖来自大脑的信号才能变得健壮。

给大脑做场“运动”运动不仅仅是让肌肉动起来，它还在训练身体产生适应性。随着时间的推移，力量会增强，耐力会提高，调节能量的系统也会变得更加高效。

但宾夕法尼亚大学的神经科学家 J. Nicholas Betley 表示，大脑也会随运动而改变。在转轮或跑步机上奔跑的小鼠，其海马体等区域会生长出新的脑细胞，原有的脑细胞也会形成新的连接。“你锻炼时，肌肉、肺部和心脏都会变强，而你的大脑也会随之变强，这是运动带来的必然结果，”Betley 说。

然而，令 Betley 及其同事感到惊讶的是，大脑在运动过程中竟然如此活跃。“在整个大脑中，尤其是下丘脑，运动时的参与度极高，”他说，“这些神经活动到底在干什么？”

具体来说，大脑深处中心位置的下丘脑腹内侧核（VMH）活跃度显著上升。该区域因其在代谢和能量消耗中的作用而闻名，控制着体温、饥饿感和口渴等功能。

由于耐力取决于身体如何管理燃料和体力，Betley 及其同事怀疑 VMH 可能不仅仅是在对运动做出反应，它还在驱动身体适应运动的能力。

“壮大”大脑

Betley 和同事首先观察了跑步机上的小鼠。仅一次运动后，小鼠 VMH 细胞中的生长因子表达就有所增加，特别是那些表达SF-1 蛋白的细胞。这些 SF-1 细胞负责整合来自人体的信号（如胰岛素和瘦素等激素），从而控制身体如何利用能量。

经过八天的训练，VMH 招募了更多含有 SF-1 的神经元，这些神经元变得比以前更加活跃。SF-1 神经元还长出了额外的“突触棘”——这是脑细胞间进行通讯的微小结构。Betley 表示，经过三周的长跑训练，小鼠大脑的相关活动量翻了一番。正如小鼠随着时间推移能跑得更远一样，VMH 也在被运动“训练”。

为了验证这些神经元究竟只是在响应运动，还是在驱动运动获益，研究人员选择性地“沉默”了 SF-1 细胞。在没有这些脑细胞活动的情况下，小鼠虽然也参加了训练，但进步却微乎其微。它们的奔跑距离和速度都无法达到正常 SF-1 信号水平的小鼠的标准。

通过一种名为光遗传学的技术（利用光脉冲控制神经元），研究人员证明：如果在每次训练课后立即切断 SF-1 神经元的信号，就会阻止耐力的提升。相反，增强 SF-1 细胞信号则产生了积极效果；接受运动训练并配合光脉冲刺激的小鼠表现出了更强的耐力。

墨尔本大学的运动生理学家 Mark Hargreaves 表示，科学家们早就知道大脑对于激活肌肉、刺激心肺反应以及控制能量摄入与输出至关重要。“这些结果表明，中枢神经系统内的 VMH SF-1 神经元也参与了对规律运动的适应过程。”

这是一个大脑与身体互利的循环。“这些结果再次强调了整合生理学的美妙，”Hargreaves 说，“所有相关的器官系统协同工作，以确保身体对运动挑战做出恰当的反应。”

像被追逐一样奔跑

纽约大学格罗斯曼医学院的神经科学家 Dayu Lin 认为，这些发现揭示了该大脑区域的新角色。但她提醒，从非人类的角度思考这些结果也很重要。“小鼠并不‘健身’，”她说，“它们会自发地想‘为了身体健康，我要去跑个轮子’吗？”

相反，Lin 指出下丘脑的这一区域也与动物对捕食者的反应有关。她怀疑，运动对大脑的影响可能是因为动物在奔跑时的状态，类似于它们在极端压力（如躲避捕食）下的表现。

Betley 团队在非强制运动的小鼠身上重复了部分实验。他们给小鼠的笼子里装了转轮，但不强迫它们跑步。小鼠跑得兴致勃勃，研究结果同样显示：当阻断 SF-1 细胞时，它们也无法从增加的活动中获益。

南加州大学的神经科学家 Alan Watts 评价道：“这项科学研究是顶尖的，利用先进技术获得的结果非常重要。”但他提醒，小鼠体型比人类小得多，“作为一个物种，小鼠在人类能量控制研究中并不是完美的模型。”人类是否也遵循同样的机制，还需要我们亲自站上跑步机去验证。

Betley 表示，下一步是查明运动期间下丘脑与身体之间传递的信号到底是什么。耐力背后的分子机制是什么？揭开这个谜团可能有助于科学家为无法运动的人（如中风康复患者）开发疗法，或预防肌肉萎缩。

不过，Betley 很快补充道，没有任何药物可以完全替代运动本身。他透露，这项研究已经改变了他的生活习惯。“在完成实验室的这些实验后，我努力保持每周 300 分钟（5 小时）的运动量，”他说，“在达到每周 300 分钟的运动量后，你会感觉自己成了一个完全不同的人。”

About the author: Bethany Brookshire

参考文献：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(25)00989-4

https://www.nationalgeographic.com/health/article/how-the-brain-controls-exercise-gains

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