运动对不同记忆的影响及其机制研究进展

占竺旋 杨萍

摘  要：记忆是人类的高级认知能力，它是思维、想象等高级心理活动的基础，是人们的日常生活中必不可少的认知能力。随着经济政治的发展，越来越多的人热衷于体育运动。运动对人类大脑认知的作用也越来越突出。其中，运动对人类记忆的作用就受到较多研究者的關注。本文就将着重阐述运动对不同记忆的影响及其影响机制。主要包括运动对长时记忆、短时记忆、关系记忆、空间记忆等方面进行阐述，影响机制也主要包括海马突触可塑性、基因表达以及脑功能结构等方面进行阐述。通过对运动与记忆关系的整理和阐述，能够为运动促进记忆的作用提供坚实的理论基础。

关键词：运动  认知功能  记忆  机制

中图分类号：G808                                 文献标识码：A                        文章编号：2095-2813（2020）03（b）-0025-03

运动是人们生活中必不可少的部分，运动对人类的好处逐渐突出，相关究者也将研究焦点转移到运动对人类的作用，例如经常参与身体运动可以预防和改善高血压[1]、肥胖[2]、糖尿病[3]、癌症[4]等生理上的疾病，同时还可以缓解老年人的阿兹海默症[5]等脑功能退化的疾病。身体运动对大脑认知功能方面也具有促进作用[6，7]，其中运动对记忆这一重要的认知能力的影响也是十分重要和显著的。记忆是人脑对经历过事物的识记、保持、再现或再认的过程[8]。运动与记忆的关系及影响也受到较多研究者的关注和探究，因此本文就根据运动对记忆的不同方面的影响进行整理和阐述。

1  运动对不同记忆的影响

1.1 运动与长时记忆

长时记忆，一般是指能够保持相当长时间、并可容纳大量信息的记忆[9]。经常参加运动可以增强或保持长时记忆。在相关的实证研究中，Labban等人[10]在探讨急性运动对长时记忆的影响时，让被试在运动前和运动后都进行一次记忆任务的学习，再分别对他们记忆内容进行评估。研究结果发现，被试运动后的记忆学习效果是最好的，这表明急性运动对长时记忆具有积极的影响。同时Coles等人[11]在类似的研究中认为短时运动之所以会提高长时记忆，是由于短时运动可能改变长时记忆的特定方面，运动引起的唤醒可以促进信息整合到长时记忆中，从而促进长时记忆。

1.2 运动与短时记忆

短时记忆是指对信息的保持时间在十几秒至1min左右的记忆[9]。关于运动对短时记忆的影响，我国学者[12]就研讨定量负荷的运动对记忆广度影响的研究中，发现被试在进行短时定量负荷运动后，视听简单反应时有明显的减少，以及视听短时记忆数字广度也有所提高，这说明身体运动对大脑的短时记忆可能也是存在一定的促进作用。不过目前对于运动改善短时记忆的实证研究证据似乎还是不足，运动与短时记忆的关系还是需要更多的实证研究来说明。

1.3 运动与关系记忆

关系记忆是指能够记住某一事物与另一事物之间所存在的关系的一种能力[13]。关系记忆在人类生活中也是起着较大的作用。在探究运动与关系记忆表现之间的关系时，Chaddock等研究者[14]采用神经影像学技术来观察运动前后儿童大脑中与关系记忆有关的海马区域变化来证明运动与其关系记忆之间的关系。研究结果表明，有氧适能较好的儿童在运动后，比有氧适能较差的儿童具有更好的记忆任务表现，同时也表现出更明显的海马区体积的变化。该研究者[15]还认为有氧适能可能是影响相关记忆的有效编码和检索这一执行能力的一种因素。

1.4 运动与空间记忆

空间记忆，简单来说就是描述物体的一种能力。具体分为物体定位时的方位效应或物体搜索时的方位效应，其中物体定位是指计算某物体在观察者中心结构的位置;物体搜索是指判断在观察者中心结构的某位置上的物体是什么，空间记忆就是物体定位和物体搜索能力的体现[16]。这种记忆对于儿童来说是十分重要的，在儿童开始接触新东西或新事物时，大脑中空间记忆也就开始起着重要作用，大脑的海马体结构也开始成长，因此对于空间记忆的促进是十分重要的。相关研究者[17]探究运动与空间记忆的关系，他们对学龄前儿童的有氧适能与其空间记忆和注意力的关系进行了横向和纵向的探究，发现有氧适能或运动技能较好的儿童的空间记忆和注意力等认知表现比有氧适能较差的儿童都要好，同时在长时间的运动干预后，发现儿童的空间记忆或注意力等认知表现都显著提高。因此认为有氧适能或运动技能较好的儿童可能具有更好的空间记忆能力，同时进行长时间的运动也会促进儿童的空间能力或注意力都能认知能力。

2  运动对记忆产生影响的可能机制

在大脑的各个脑区中，与记忆有关的脑区主要是海马区域。记忆作为大脑的高级认知功能之一，有着较为复杂的工作机制。对于两者关系的机制探究主要是从生物学角度来解释，如可以促进大脑海马突触可塑性的神经生长相关蛋白-43、与基因表达相关的脑源性神经营养因子、相关脑区的血流量变化及大脑海马体的体积变化等均可以解释运动与记忆之间的关系。

2.1 神经生长相关蛋白-43

神经生长相关蛋白-43（Growth Associated Proteins，GAP-43）是神经元发育、神经生长及再生、突触形成和重塑的标志性物质，它与海马突触可塑性的发展具有密切关系，并发挥着重要的作用[18]。同时，相关研究指出运动与记忆之间的关系可能通过GAP-43的变化发生的。苑振云[19]观察运动对小鼠学习记忆能力和海马GAP-43表达的影响，他们将小鼠分为运动组和对照组，让运动组进行3个月的跑台运动后，用Morris水迷宫测试小鼠，再用RT-PCR法检测海马中的GAP-43mRNA的表达，结果发现，Morris水迷宫中，运动组小鼠的潜伏期比对照组的时间短，同时，运动组的海马GAP-43表达的量相比对照组显著增加。这说明，运动能提高小鼠的学习记忆能力，并且这个机制可能与运动促进海马GAP-43表达的增加有关。

2.2 脑源性神经营养因子

脑源性神经营养因子（BDNF），它主要由脑组织合成，广泛分布在中枢神经系统。其中大脑皮质、海马等部位含量较为丰富，对中枢神经系统中多种类型神经元的生长、发育、分化、维持和损伤修复都具有重要作用。BDNF主要作用于酪氨酸激酶B（Trosine Kinase B）受體，可能经蛋白激酶（MAPK）和三磷酸肌醇激酶（IP3-K）信号途径，易化神经递质合成与释放，增强突触传递效能，从而对学习记忆起到促进作用[20]。Greenwood等人[21]以老鼠进行实验探究运动对记忆的影响及对海马体的BDNF信使——核糖核酸（mRNA）的影响。研究结果表明，运动后增加了大鼠脑中的齿状回、CA1和基底外侧杏仁核中的BDNFmRNA的表达，同时也提高了大鼠的记忆任务表现。

2.3 脑区的血流量变化

近红外光谱技术是近年来新兴的一种非侵入式脑功能成像技术。该技术是在进行认知活动时通过测定大脑活动区域脑皮层散射光的强度来得到脑内的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的相对浓度变化，从而推测与认知活动相关的脑区及各脑之间的相互关系。因此研究者采用fNIRS技术可以获得大脑活动时血氧水平的变化，进而研究认知活动过程的神经机制[22]。Yamazaki等研究者[23]在探究轻度的有氧运动对大脑空间记忆的影响，采用近红外光谱技术记录相关脑区，如背外侧前额皮质（DLPEC）、腹外侧前额皮质（VLPFC）和前极区（EPA）的皮质氧合血红蛋白水平的变化。研究结果得出，运动后的大脑记忆表现要显著好于运动前的表现;同时发现运动后的右VLPFC具有较高的氧合血红蛋白水平，以及前额区的氧合血红蛋白水平也是比运动前具有更高的水平。这表明运动对空间记忆具有改善作用，且与大脑的腹外侧前额皮质（VLPFC）和前极区（EPA）的氧合血红蛋白水平变化有关。

2.4 海马区域的体积变化

在运动对记忆的影响机制中，相关研究者采用核磁共振技术来观察运动对大脑的某个脑区的体积或厚度等产生变化来反应其对记忆表现的影响。Gothe等[24]研究者采用核磁共振技术探讨了瑜伽对工作记忆任务期间大脑的海马体、丘脑和尾状核的灰质体积和脑激活的变化。研究结果表明，与对照组相比，在瑜伽组的左侧海马中观察到灰质体积明显增大，且瑜伽组的背外侧前额叶皮层的激活减少，这表明瑜伽运动是能够促进参与工作记忆的特定脑区的结构和功能变化，从而改善相应的记忆能力[24]。

3  结语

综上所述，运动能够作为一种干预方式对记忆的不同方面产生积极影响，同时通过各种不同的生物分子机制对大脑记忆产生影响，这为人们想要提高记忆能力提供了科学的依据和方式。

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