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锻炼身体重塑大脑

admin  发表于 2017年12月03日

众所周知,如果不经常锻炼,肌肉就会变得松弛。然而,你或许不知道,锻炼还有助于我们保持头脑灵活。这不仅包括那些锻炼大脑的活动——譬如学习一门新的语言、做字谜游戏或参与其他智力开发活动,身体锻炼对于我们保持活跃、健康的精神状态也至关重要。

通过比较难的脑力活动锻炼认知功能——即所谓的“用进废退”,这一点我们早已熟知。然而一系列研究表明,要保持思维敏锐,这些远远不够。你所做的其他事情,包括脑力劳动、体育锻炼、社会交往,甚至仅仅是积极的心态,都会在很大程度上影响你的认知能力。

而且,老年人大脑的可塑性其实比我们通常认为的要强得多。公众曾经普遍认为“老狗学不出新把戏”,然而科学研究已经证实事实并非如此。尽管老年人学习新东西通常比年轻人慢,而且在某些技能上,年老以后才开始学,很难达到年轻时就开始努力所达到的高度。但是,老年人仍然可以通过努力来提高认知能力,减缓随着年龄增长而引起的认知功能衰退。就像美国第二任总统约翰·亚当斯(John Adams)说的那样:“老年人的思维就像一匹老马,只有经常锻炼才能让它有序地工作。”

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目前,美国和其他一些工业国家老年人的比例一直在持续增长:1900年,65岁以上的美国公民占4.1%,2000年上升至12.6%; 到2030年,这一数字将达到20%。中国也已进入老龄化社会,2004年底,中国60岁以上老年人口为1.3亿,2014年将达到2亿。从社会角度来看,使个体更长久地拥有独立生活的能力,这本身就是一个可取的目标,而且还可以减少长期护理的费用。对个人而言,能保持认知功能处于理想状态也是值得的,因为它确实能够提高年老以后的生活质量。

 

脑力训练

自从有文字记载以来,哲学家就一直在思考这个问题:如何在一生中都保持敏锐的思维。正如古罗马演说家西塞罗(Cicero)所说:“运动使我们头脑灵活,使思维充满活力。”现代科学对这一领域的研究开始于20世纪七八十年代,当时的研究证实,健康老年人工作绩效可以提高的程度,远远超出预想。不过这些早期研究中还有一些问题尚未完全解决:成年人通过训练获得的新技能可以保持多久;这些技能是否能正面影响日常生活中所需的其他认知能力;通过少量受试者得出的研究结果是否适用于大多数社会成员。

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最新实验证实,认知训练对老年人确实大有帮助。本世纪初,在美国国立老化研究所(National Institute on Aging)的资助下,一大批研究人员开始针对美国老年人进行了大范围的训练研究。2002年,美国亚拉巴马大学伯明翰分校心理学家卡伦·鲍尔 (Karlene Ball)和同事对2,500多位65岁以上的老人进行了10轮认知训练,并发表了研究结果。这些受试老人被随机分配在认知过程训练组或对照组。训练组的成员接受记忆、推理或视觉搜索中任意一项的培训,而对照组不接受任何培训。在接下来的两年里,研究团队从这些实验参与者中随机挑选了一些人进行后续培训。两年后实验结果显示,与对照组相比,训练组在相关领域中表现出了明显的训练效应:接受视觉搜索训练的老人在视觉搜索任务上的表现显著提高;但在记忆和推理测试上,相比对照组则没有多少改善。5年后对受试者进行重测,结果发现,长时间间隔后仍然能测量出这种训练促进效应。

最近围绕心理学家所定义的“执行功能”(一个人如何设计任务完成策略,如何控制关注点,如何进行思维管理等)所进行的一些训练研究也具有重要意义。与此前侧重于特定技能(如记忆能力)的训练不同,旨在帮助人们控制如何思维的训练似乎有助于提高多种技能,这些技能在许多情况下都非常实用。美国伊利诺伊大学的心理学家钱德拉马利卡·巴沙克(Chandramallika Basak)和同事最近发现,训练策划和执行操控能力的即时战略视频游戏,不仅提高了受试者在游戏中的表现,而且使他们在其他测量执行操控能力的任务中的表现也有所改善。其他一些研究显示,心理学家正在探索如何训练更高层次的技能,进而对认知功能有更广泛的影响。

为了提高认知能力或防止认知能力下降,其实并没有必要进行特别的训练。人们的日常活动(比如阅读)就很有帮助。我们回顾了十几项这方面的研究,均发现了“行为可以促进认知能力”的证据。2003年,美国芝加哥拉什大学医学中心的神经心理学家罗伯特·S·威尔逊(Robert S. Wilson)和同事从某一地区招募了4,000多名老人,评估他们参与阅读杂志等7项认知活动的频率。此后6年里,研究人员每隔3年对这些老人进行一次入户调查,其中包括简短的认知功能测试。结果显示,起初评定时参与认知活动的频率越高,个体认知能力随时间下降的速度就越慢。

 

体力锻炼

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近10年来的一些研究证实了身体活动和认知功能之间的关系。在一份2001年发布的研究报告中,美国旧金山加州大学的神经精神病学家(neuropsychiatrist)克里斯汀·亚费(Kristine Yaffe)和同事从美国4所不同的医疗中心招募了5,925位65岁以上的妇女,这些妇女没有任何妨碍她们行走或从事其他体力活动的身体残疾,也没有认知障碍。研究人员收集了她们的日常活动情况,比如每天走过多少个城市街区、爬多少层楼梯等等,并要求她们回答一份调查问卷,填写自己对33项不同体力活动的参与程度。6~8年以后,研究人员评估了这些妇女的认知功能水平。结果发现,参与体力活动最频繁的妇女认知能力下降的风险比其他人低30%。有趣的是,步行距离与认知能力有关,而步行速度却没有。这似乎说明即便是强度不大的体力活动,也有助于减缓老年人认知功能下降。

适度运动确实有益,然而通过有氧运动调节循环系统或许才是健脑的关键所在。在1995年的一项研究中,美国约翰斯·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)认知神经学家玛丽莲·艾伯特(Marilyn Albert)和同事测试了1,192位70岁~79岁健康老人的认知能力。研究人员设计了一系列认知任务,这些任务需要30分钟才能完成,其中包括语言测试、词汇记忆测试、非语言记忆测试、概念化测试和视觉空间能力测试。他们发现,预测两年后认知能力变化的最佳指标包括剧烈活动和最大肺活量。在2004年发表的一项调查中,美国哈佛大学的传染病学家珍妮弗·沃伊弗(Jennifer Weuve)和同事也研究了体力活动与两年内认知能力变化之间的关系,他们的研究对象是16,466名70岁以上的护士。这些受试者记录下他们在过去一年中每星期参加各种体力活动(大步跑、慢跑、散步、爬山、球类运动、游泳、骑自行车、有氧舞蹈等)所花费的时间,以及他们每走一英里所需的时间。研究人员通过大量认知能力测试发现,体力活动的能量消耗与认知功能之间存在显著关联。

上文我们提到的这些研究对思维表现观察的时间都比较短——只有几年。与此同时有少数研究也开始关注较长时间间隔之后认知能力的变化。2003年,英国伦敦大学学院 (University College London)精神病学家马库斯·理查兹(Marcus Richards)和同事招募了1,919位男性和女性自愿者。通过自愿者自述他们在36岁时的体育锻炼和休闲活动情况,研究人员分析了这一情况对自愿者43岁时的记忆能力,以及43岁~53岁之间记忆能力变化的影响。结果表明,36岁时参与体育锻炼以及其他休闲活动的情况,与43岁时在记忆能力测试中的表现有着密切的联系。在对业余活动和其他变量进行校正后,研究人员还发现36岁时参与较多的身体活动,与43岁~53岁之间记忆能力下降的减缓密切相关。实验数据还表明,36岁之后停止锻炼,记忆力很容易下降;但即使是36岁以后才开始锻炼,也有助于提高记忆力。

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2005年,瑞典卡罗林斯卡研究院的研究生苏维·罗维奥(Suvi Rovio)和同事考察了65岁~79岁自愿者中年时的身体锻炼情况和他们患老年痴呆症的风险之间的关系。自愿者报告了他们在业余时间参加体育活动的频率,这些运动必须持续20~30分钟,并且运动后会气喘和出汗。结果表明,中年时每周至少进行两次体育锻炼,晚年患老年痴呆症的风险会显著降低。事实上,实验中,参加体育锻炼频率较高的自愿者比久坐不动的人患老年痴呆症的风险低52%。

 

心身连接

智力训练或智力开发活动可以提升认知能力,这很好理解,然而,为何体育活动也有这样的效果?这一因果关系似乎并不明显。我们都知道锻炼身体可以预防疾病,大量科学研究已经证实体育锻炼有益身体健康,经常运动能预防疾病,降低由心血管疾病导致的死亡风险,降低Ⅱ型糖尿病、结肠癌、乳腺癌及骨质疏松症的患病几率。另一方面,心血管疾病、糖尿病和癌症也与认知功能的损害有关。因此我们或许可以认为,因为这些疾病会导致我们认知功能下降,而体力活动和体育锻炼会降低这些疾病的患病率,所以锻炼身体有助于我们保持良好的认知功能。

在2006年发表的一项研究中,美国伊利诺伊大学的心理学家斯坦利·J·科尔孔贝(Stanley J. Colcombe)和同事研究了体能训练对大脑结构潜在变化的影响。共有59位60岁~79岁健康但习惯于久坐不动的社区志愿者参与了这项为期6个月的实验。体能训练之后的大脑扫描显示,即使是时间相对较短的体育锻炼,也能使一些由于正常老化而受损的脑容量开始修复。

大量动物研究也支持这一结果。动物在复杂或资源丰富的环境中活动一段时间之后,大脑的结构和功能会出现一系列变化。这种环境中通常含有转轮、大量玩具、经常更换的攀爬物以及动物同伴。这样的环境会给大脑的生理结构带来一定好处:首先,大脑中会形成更多新的树突分支和突触(神经细胞用来接收和发送信号的部分);其次,它还会增加神经胶质细胞(glial cell)的数量,为健康的神经元提供更多支持,并扩大大脑的供氧毛细血管网。复杂的环境能够促进新生神经元发育,并促使大脑内发生一系列分子和神经化学变化,譬如增加神经营养蛋白(neurotrophin,一种保护并促进大脑生长的分子)的数量。

猜谜和做俯卧撑能促进精神健康,参加社会团体既可以提高一般认知能力,又能防止老年痴呆。关于这方面的研究通常专注于相对客观地测量社会孤立与社会沟通,其中包括个体参与社交活动(这类社交活动是指与人进行大量社会交往,比如做志愿者)的程度、经常交往的亲友的数量(换言之,社交网络的规模),以及婚姻状况等。然而,积极的态度和信念如何影响成人的认知功能,相关研究结果却参差不齐。不过大部分研究都认为,积极的信念和态度对于提升认知能力有重要的间接影响,因为它们会影响许多已知的、能够促进认知功能的行为(如身体锻炼和智力开发活动)。

一般来说,如果一个人乐观向上,和蔼可亲,认真严谨,能够以开放的心态接受新体验,并怀有积极的动机和明确的目标,那么他很可能会拥有成功的晚年生活:会利用机遇,能更有效地应对生活环境,高效调节情绪反应,面对挑战时能保持良好的状态和对生活的满意度。

老年时坚持某些活动模式可以降低认知能力下降的风险,但持续进行另外一些模式的行为却会增加这种风险。由抑郁症、焦虑和消极情绪(愤怒和羞耻等)所导致的慢性心理困扰会导致成年时期出现多种负面结果,其中包括认知能力下降。这种易产生心理困扰的倾向往往被称为神经质(neuroticism)。大量研究一致发现,程度较深的神经质与年老时阿尔茨海默病和轻度认知功能损害较高的发病率有关。

 

提高认知

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显然,没有什么灵丹妙药或永久性疫苗可以阻止年老时的认知功能衰退。因此,促进认知功能提升的公共政策应当遵循一套健康的预防模式。政策领导者应该提倡真正有利于老年人的智力活动,或许也可以把这些活动融入到更广泛的社会背景中(例如,长者旅舍运动或成人继续教育)。后续研究的一个关键问题是,如何让人们在中年时期,在努力工作的同时养成一种合适的生活方式。因为工作需求限制了人们担当其他社会角色(譬如父母)或参与其他活动的时间,两者之间存在着无法避免的冲突,所以了解与工作相结合的锻炼模式(比如在工作场所或附近提供一些锻炼设施)是否可以帮助人们培养更充实的生活方式,对于解决这种冲突是非常有用的。

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与此同时,仍然有许多人并不知道上了年纪仍需要脑力锻炼,而且对于这种锻炼效果的重要性和持久性也存在争议。现在人们开始大力推广电子游戏,声称这种昂贵的产品对锻炼脑力效果极佳,然而实际上这一效果并没有得到科学的证实。消费者应该注意是否有确实的证据验证这些产品的效果,因为有些产品并不包含增强老年人认知能力所需的全部要素。

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在今后的几十年里,对衰老与认知的了解将越来越深入。曾经我们以为老年人的认知功能存在不可逾越的极限,然而或许我们很快就会发现,这种论断只是一种悲观的假设,因为我们只看到了随着年龄的增长认知能力在衰退,却忽略了通过认知能力训练可以最大限度地提高人类的认知功能。医学的进步可以通过某些措施(如有效治疗痴呆相关疾病的医疗手段)延长人类的寿命,与此类似,心理学的进步可以有效提高长寿者晚年的生活质量。有经验表明,生活态度和行为习惯有助于提高年老以后的认知功能,更广泛地讲,行为干预可以帮助我们成功步入愉悦的老年阶段。

 

 


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