你能跑多久可能要看耐力脑细胞

来源：中国科学报

记者：王方

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研究人员在小鼠身上发现了有助于在跑步后提升耐力的神经元。他们推测人体内也存在类似神经元，可以通过药物或其他疗法增强运动带来的效果。相关论文近日发表于《神经元》。

人们早就知道大脑会随身体活动而改变。论文通讯作者、美国宾夕法尼亚大学的Nicholas Betley表示，科学家普遍认为，这些效应与身体其他部位的变化，比如肌肉变强是不同的，而最新研究结果表明，情况恰恰相反。“大脑的变化才是协调所有这一切的关键。”Betley说。

为更好地了解运动如何影响大脑，Betley和同事监测了小鼠在跑步机上运动前、中、后的神经元活动。他们重点关注了下丘脑腹内侧核的神经元，此前研究表明，这一脑区发育受损会阻碍啮齿动物的健康提升。Betley说：“人类可能也是如此，因为这一脑区的结构和功能在哺乳动物中基本一致。”

研究发现，小鼠跑步后，一组具有SF1受体的神经元活动明显增强，这种受体在大脑发育和新陈代谢中发挥着重要作用。

随着运动天数的增加，被激活的这类神经元的比例也在上升。到第8天，约53%的神经元被跑步激活，而第一天还不到32%。“所以，就像肌肉在锻炼后变大一样，你的大脑活动也会变强。”Betley说。

接下来，研究人员使用一种通过光激活或抑制神经元活动的方法——光遗传学技术，在另一组小鼠中抑制了这些神经元。

这些小鼠每周在跑步机上运动5天，持续3周，每次运动后，神经元被抑制1小时。在每周结束时，小鼠都要进行一次耐力测试，直至跑到筋疲力尽。整个实验期间，这些小鼠的跑步距离平均增加了约400米，大约是另一组神经元完好无损小鼠的一半。

团队成员、宾夕法尼亚大学的Morgan Kindel说，目前还不清楚这些神经元的作用是什么，但可能与能量利用有关。

在耐力运动中，由于碳水化合物消耗得更快，身体会依靠脂肪供能。Kindel说，但抑制这些神经元会让小鼠“在跑步初期更早地消耗碳水化合物，然后它们就没有燃料了”。

研究团队发现，抑制这些神经元会阻止肌肉中一种名为PGC-1α的蛋白质释放，后者能帮助细胞更高效地利用能量。此外，这些神经元还会释放一种物质，从而提高血糖并补充能量储备，有助于肌肉恢复。

光遗传学方法需要实施侵入性脑部手术，因此无法用于人类。但Betley说，未来有可能开发出其他作用于这些神经元的干预手段。“如果我们能找到一种方法，比如一种盐或一种补充剂来激活这些神经元，就能提升耐力。”

当研究人员重复这项实验，增强这些神经元的活动后，小鼠获得了惊人的耐力，跑步距离是对照组的两倍多。

Betley表示，类似的干预手段尤其能帮助那些难以锻炼的人，如老年人或中风患者。

但未来仍有许多障碍。“首先，我们还不能确定这些发现是否适用于人类。”美国佛罗里达大学的Thomas Burris说，“其次还有潜在副作用的问题。这些神经元似乎能够调控肌肉的能量摄取，过度刺激可能导致血糖下降，引发危险状况。”

Betley表示，即便能安全激活这些神经元，它也不会是健康的万能解药。“运动能带来各种各样的好处，如减轻抑郁、缓解焦虑、提升认知、改善心血管、增强肌肉。但我不认为激活这些神经元，就一定能带来这些好处。”