体育锻炼为何能改善学习记忆？中国学者发现背后关键机制

体育锻炼可以有效改善情感障碍和认知功能，但学术界目前对其机制的了解还不够全面。日前，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院张力副教授、苏国辉院士联合课题组于顶级学术期刊《科学》（Science）子刊《科学进展》（Science Advances，IF=12.8）发表最新成果，发现了体育锻炼对改善复杂技能学习的脑内关键性分子机制。

该研究报道了小鼠皮层中雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路在慢性跑步机训练后的激活，并介导下游神经网络可塑性的改善，从而增强小鼠对复杂运动技能的习得。这一结果被认为丰富了体育锻炼改善学习记忆的机制，并为临床应用运动干预认知障碍提供了依据。

张力等人发现，给予小鼠慢性跑步机运动可以激活雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的分子通路，进而调控其神经可塑性和学习记忆功能。而此前研究已经显示雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路对于学习记忆的关键作用，同时也有证据提示雷帕霉素靶蛋白（mTOR）可能在运动后激活。

据张力介绍，这一研究“首次通过体内成像实验，建立了运动激活雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路对树突棘发生和神经网络可塑性的重要作用。”

树突棘的出现和消失被认为是记忆的结构基础之一。成熟的神经元具有复杂的树突状结构，可形成高度的分支并接收来自其他细胞的输入信号。在树突分支上密集分布着称为树突棘的微小结构；这些树突棘会随着记忆的形成和改变发生快速的结构变化。

在这项研究中，张力等人对小鼠进行连续三周，每天一小时的跑步机训练，并比较了运动组和静息组小鼠的脑结构，发现运动后的小鼠在皮层区域出现了明显增加的树突棘发生和更强的神经网络连接。而进一步的研究显示，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的激活对这一运动调控效应的实现必不可少。

“我们的研究发现了运动调控认知功能的关键分子通路，并回答了长期以来悬而未决的运动对神经网络的适应性改变，以及mTOR通路在其中的作用。”张力介绍，“我们认为，对于脑内mTOR通路在运动过程中的深入研究，有助于建立运动干预的精确靶点和疗效评价依据。”

据了解，研究团队的最终目标是推动在人群中实施运动干预精神疾病和改善认知障碍。