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在我们的大脑中，灰质（gray matter）存在大量神经元，负责产生神经信号。而由于轴突纤维上覆盖的脂肪蛋白和脂质，因此得名“白质（white matter）”的区域则负责连接神经元，并传递神经信号。随年龄增长，虽然大脑的神经退行性病变通常与神经元（灰质）的缺失有关，但白质的老化，如轴突纤维的减少、病变或微出血，同样会损害大脑的认知能力。因此，预防白质老化的干预措施对大脑抗衰老也十分重要。最近，一项新研究发现，脑白质也能通过有氧运动变得强健，从而改善人们的认知与情景记忆能力，并有望以此预防或减缓与衰老相关的神经退行性疾病，如阿尔茨海默病。
▲该论文发表在NeuroImage杂志上（图片来源：杂志页面截图）为了研究有氧运动效果对大脑的影响，研究团队招募了180名健康但缺乏运动的老年人。在为期6个月的试验中，受试者随机分为三组，每周进行三次训练。步行组每次进行约40分钟的步行运动。舞蹈组参加一个难度逐渐递增的舞蹈课程。对照组为了保持低心率，训练仅限于平衡和伸展运动。每位受试者在干预前后都接受了一系列的大脑核磁共振成像（MRI），与认知及心肺功能测试。
当进行MRI扫描时，研究人员和医生通常会观察T1加权（T1w）和T2加权（T2w）的图像。在T1w图像中，大脑白质呈现白色，灰质呈现灰色，在T2w图像上则颜色相反，不同的颜色能帮助研究人员识别白质的变化。为了更好测量脑白质随时间的变化，研究团队将两种加权图像结合起来，通过“T1w/T2w比值”以增强参照大脑白质的对比度。并且，利用先进的统计学算法，研究人员能够提取显示白质特定区域如何变化的数值。他们还使用了其他白质测量指标，如弥散加权成像技术（diffusion weighted imaging）。
▲年龄与T1w/T2w比值呈负相关关系（图片来源：参考资料[1]）试验结果表明，在6个月后，步行组和舞蹈组受试者的脑白质均有所增加。即有氧运动对大脑白质有积极影响，尤其是在最容易衰老的区域，比如胼胝体和扣带。这些区域负责大脑重要的认知能力，如记忆和执行功能。
▲对照组（黑线）、舞蹈组（红线）与步行组（蓝线）六个月来的大脑T1w/T2w比值变化（图片来源：参考资料[1]）此外，步行组获得了情景记忆改善的额外益处，更能回忆起人生中的记忆。研究人员推测，除了可能因步行组人数更多外，更大的可能是因为步行组的有氧运动强度更大。相反，仅进行了低强度运动的对照组，在6个月内随年龄增长，经历了正常、缓慢的白质指标下降，情景记忆也没有变化。换句话说，有规律的有氧运动是减轻认知能力下降风险的有效策略。并且，真正能提高心率的运动可能可以更有效地对抗大脑衰老。综合考虑，研究人员建议，人们应该定期进行中强度的体育活动，最好保证每周至少150分钟的有氧运动。
▲Andrea Mendez Colmenares博士（图片来源：科罗拉多州立大学官网）此外，研究结果进一步证实了脑白质的可塑性，即使在短期内，也能够因干预训练改变。该论文第一作者Andrea Mendez Colmenares博士表示，她希望这项研究为未来的个体化建议铺平道路，即能根据个体自身的生物学和生理学，量身定制适合不同个体的锻炼方式。“我们希望这能够推动脑白质老化和痴呆症领域的发展，使更多非药物治疗和生活方式干预的建议能够更好地指导正常衰老的人，以及发生一些大脑损伤的人，从而使人们能够拥有更好的认知能力、独立生活更长时间。”展望未来，研究团队正在钻研其他更先进的技术，以帮助验证研究结果，以更好地理解控制大脑白质改变的机制。参考资料:
[1] Mendez Colmenares, et, al. (2021). White matter plasticity in healthy older adults: The effects of aerobic exercise. NeuroImage, 239, 118305. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2021.118305
[2] Aerobic exercise boosts healthy brain aging, study finds. Retrieved July 27, 2021, from https://medicalxpress.com/news/2021-07-aerobic-boosts-healthy-brain-aging.html
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