在运动促进大脑功能方面,HIIT比中等强度运动更胜一筹

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众所周知,运动有益大脑和身体健康;而缺乏运动不仅会导致肥胖和一系列代谢健康问题,它还是认知障碍和精神疾病的主要风险因素。

然而,在这个快节奏的时代,每天能拿出大把时间去锻炼已成为绝大多数人几乎不可能完成的任务,而且,枯燥且漫长的运动过程可能并不能让你感到开心。因此,高强度间歇性训练(HIIT)应运而生。

HIIT是一种让你在短时间内进行全力、快速、爆发式锻炼的一种训练方法。它以非常快的速度消耗肌糖原,从而使身体增加肌肉中线粒体的数量和活性,以满足运动的能量需求。HIIT的特点就是交替运动,即短时间的剧烈运动与休息或轻度运动相结合。因为省时,所以越来越受到关注。

那么HIIT这种运动方式可以降低认知功能障碍和精神疾病的风险吗?

近日,发表在《Cerebral Cortex》上的一项新研究中,来自日本筑波大学领导的研究团队发现,尽管高强度间歇性训练的运动量仅为耐力训练的三分之一左右,但这两种形式的训练在运动能力和大脑功能方面均有类似改善。

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此前,一些研究表明,高强度间歇性训练(HIIT)是一种被认为比中等强度耐力训练(MICT)更令人愉悦的训练方案,而且依从性更好。此外,大量研究表明HIIT诱导的生理适应与MICT相似或优于MICT。例如,HIIT增加了最大摄氧量,增强骨骼肌中柠檬酸合成酶的活性和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(PGC-1α)的基因表达,表明HIIT也增强了线粒体有氧代谢。尽管HIIT的运动量低于传统的MICT,但它可以像MICT一样增强外围组织。

在大脑中,海马是具有高度可塑性的区域,它参与学习和记忆表现。此前已有大量研究表明,运动可以改善海马功能。然而,运动量较少的HIIT是否也能增强海马功能和可塑性研究人员对此还知之甚少。

在这项研究中,研究人员研究了大鼠的肌肉和大脑,特别是观察了参与空间学习的大脑区域是如何适应不同类型的运动,以及动物如何学习和记住迷宫导航。

在实验中,十周大的大鼠被随机分为三组:休息组(对照组)、中强度耐力训练(MICT)组或HIIT组。它们在跑步机上进行训练,每周五天,持续四周。

研究人员发现,与对照组相比,MICT组和HIIT组的大鼠体重减轻,肌肉质量增强和锻炼的时间也更长。研究人员还观察到在MICT组和HIIT组的小鼠中,比目鱼肌足底肌的细胞有氧能力增加。

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比目鱼肌是一种以慢肌纤维为主的肌肉,其功能非常适合于耐力运动;而足底肌是以快肌纤维为主的肌肉,用于满足高能量功能需求。

而且,两组大鼠在水迷宫中寻找逃生平台的空间学习实验中表现出更好的记忆。在海马区,两种运动形式的细胞发育和神经发生都有所增加;然而,海马脑源性神经营养因子(BDNF)信号蛋白的水平在HIIT组中增加,而在MICT组中没有增加,但其受体(TrkB)的水平在两者中均有增加。

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脑源性神经营养因子(BDNF)作为神经营养因子家族的一员,不仅能促进神经干细胞的增殖、迁移和分化、多种神经元的存活和生长发育,而且它还能促进突触的可塑性,改变脑内神经元的形态和促进树突和轴突的生长。此外,有研究显示,BDNF还参与了学习的可塑性机制和长时程增强效应。因此,对学习和记忆功能都起着重要作用。

如果BDNF的表达受运动影响,那为什么中等强度耐力训练没有增加BDNF的表达?

研究人员认为其原因可能在于应激(压力)对BDNF表达的调节作用,毕竟运动也会带来压力。但两组的压力指标被发现是相似的,因此,这条线索有待在未来进一步的研究中得到阐明。

总体而言,研究人员认为HIIT是一种省时的运动方案,可以增强大鼠海马记忆和神经发生,并与海马BDNF信号传导有关。

研究通讯作者、筑波大学运动生物化学与神经内分泌学实验室Hideaki Soya教授说:“在这项研究中,我们发现低运动量的HIIT方案仍能改善空间记忆,而且我们证明这些改善是由海马体的神经元可塑性变化所支持的。在之前的研究中,我们发现连续的轻度训练也有类似有益效果,而连续高强度训练则没有。因此,运动产生的益处实际上可能取决于运动时间与强度之间的权衡。未来,可以通过定制运动方案来改善身体和认知功能,这种情况可能即将会出现。

论文链接:

https://doi.org/10.1093/cercor/bhab093

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