想要變得更強壯？新研究顯示：大腦可能比肌肉更關鍵

關注視頻號：丘腦大叔

早上好，我是腦叔，一個愛聊腦的家伙。

當人們想到增強體質時，腦海中浮現的通常是肌肉——比如舉起更重的杠鈴，或者爬樓梯不再氣喘吁吁。然而，最新研究表明，除非大腦先發生改變，否則這些體能上的進步可能根本不會發生。

在一項于2月12日發表在《神經元》（Neuron）雜志上的研究中，在跑步機上訓練的小鼠表現出大腦下丘腦腹內側核（VMH）細胞活動的增加。當研究人員在運動后阻斷這些細胞時，即便小鼠進行了鍛煉，它們的耐力也沒有得到提升。這項研究表明，身體需要依賴來自大腦的信號才能變得健壯。

給大腦做場“運動”運動不僅僅是讓肌肉動起來，它還在訓練身體產生適應性。隨著時間的推移，力量會增強，耐力會提高，調節能量的系統也會變得更加高效。

但賓夕法尼亞大學的神經科學家 J. Nicholas Betley 表示，大腦也會隨運動而改變。在轉輪或跑步機上奔跑的小鼠，其海馬體等區域會生長出新的腦細胞，原有的腦細胞也會形成新的連接。“你鍛煉時，肌肉、肺部和心臟都會變強，而你的大腦也會隨之變強，這是運動帶來的必然結果，”Betley 說。

然而，令 Betley 及其同事感到驚訝的是，大腦在運動過程中竟然如此活躍。“在整個大腦中，尤其是下丘腦，運動時的參與度極高，”他說，“這些神經活動到底在干什么？”

具體來說，大腦深處中心位置的下丘腦腹內側核（VMH）活躍度顯著上升。該區域因其在代謝和能量消耗中的作用而聞名，控制著體溫、饑餓感和口渴等功能。

由于耐力取決于身體如何管理燃料和體力，Betley 及其同事懷疑 VMH 可能不僅僅是在對運動做出反應，它還在驅動身體適應運動的能力。

“壯大”大腦

Betley 和同事首先觀察了跑步機上的小鼠。僅一次運動后，小鼠 VMH 細胞中的生長因子表達就有所增加，特別是那些表達SF-1 蛋白的細胞。這些 SF-1 細胞負責整合來自人體的信號（如胰島素和瘦素等激素），從而控制身體如何利用能量。

經過八天的訓練，VMH 招募了更多含有 SF-1 的神經元，這些神經元變得比以前更加活躍。SF-1 神經元還長出了額外的“突觸棘”——這是腦細胞間進行通訊的微小結構。Betley 表示，經過三周的長跑訓練，小鼠大腦的相關活動量翻了一番。正如小鼠隨著時間推移能跑得更遠一樣，VMH 也在被運動“訓練”。

為了驗證這些神經元究竟只是在響應運動，還是在驅動運動獲益，研究人員選擇性地“沉默”了 SF-1 細胞。在沒有這些腦細胞活動的情況下，小鼠雖然也參加了訓練，但進步卻微乎其微。它們的奔跑距離和速度都無法達到正常 SF-1 信號水平的小鼠的標準。

通過一種名為光遺傳學的技術（利用光脈沖控制神經元），研究人員證明：如果在每次訓練課后立即切斷 SF-1 神經元的信號，就會阻止耐力的提升。相反，增強 SF-1 細胞信號則產生了積極效果；接受運動訓練并配合光脈沖刺激的小鼠表現出了更強的耐力。

墨爾本大學的運動生理學家 Mark Hargreaves 表示，科學家們早就知道大腦對于激活肌肉、刺激心肺反應以及控制能量攝入與輸出至關重要。“這些結果表明，中樞神經系統內的 VMH SF-1 神經元也參與了對規律運動的適應過程。”

這是一個大腦與身體互利的循環。“這些結果再次強調了整合生理學的美妙，”Hargreaves 說，“所有相關的器官系統協同工作，以確保身體對運動挑戰做出恰當的反應。”

像被追逐一樣奔跑

紐約大學格羅斯曼醫學院的神經科學家 Dayu Lin 認為，這些發現揭示了該大腦區域的新角色。但她提醒，從非人類的角度思考這些結果也很重要。“小鼠并不‘健身’，”她說，“它們會自發地想‘為了身體健康，我要去跑個輪子’嗎？”

相反，Lin 指出下丘腦的這一區域也與動物對捕食者的反應有關。她懷疑，運動對大腦的影響可能是因為動物在奔跑時的狀態，類似于它們在極端壓力（如躲避捕食）下的表現。

Betley 團隊在非強制運動的小鼠身上重復了部分實驗。他們給小鼠的籠子里裝了轉輪，但不強迫它們跑步。小鼠跑得興致勃勃，研究結果同樣顯示：當阻斷 SF-1 細胞時，它們也無法從增加的活動中獲益。

南加州大學的神經科學家 Alan Watts 評價道：“這項科學研究是頂尖的，利用先進技術獲得的結果非常重要。”但他提醒，小鼠體型比人類小得多，“作為一個物種，小鼠在人類能量控制研究中并不是完美的模型。”人類是否也遵循同樣的機制，還需要我們親自站上跑步機去驗證。

Betley 表示，下一步是查明運動期間下丘腦與身體之間傳遞的信號到底是什么。耐力背后的分子機制是什么？揭開這個謎團可能有助于科學家為無法運動的人（如中風康復患者）開發療法，或預防肌肉萎縮。

不過，Betley 很快補充道，沒有任何藥物可以完全替代運動本身。他透露，這項研究已經改變了他的生活習慣。“在完成實驗室的這些實驗后，我努力保持每周 300 分鐘（5 小時）的運動量，”他說，“在達到每周 300 分鐘的運動量后，你會感覺自己成了一個完全不同的人。”

About the author: Bethany Brookshire

參考文獻：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(25)00989-4

https://www.nationalgeographic.com/health/article/how-the-brain-controls-exercise-gains

聲明：本文版權屬于原作者，僅用于學術交流！