运动改造大脑

大脑控制运动、运动改造大脑赵敬国教授山东师范大学体育学院运动人体科学实验室个体生存、种族延续是生命的第一需要•个体生存是种族延续的前提。•种族延续是个体生存的目的。运动是人体生命存在的必需•运动是个体生存和种族延续的必要条件！•人体的一切结构和功能都是为运动而产生的！•运动是人类寻找食物和狩猎的必需！是趋利避害的行为方式！•人类天生就要动！原始人的生活—狩猎与采集为追逐猎物而奔波—超凡的耐力•每天行走8000-16000米为猎杀猎物而速奔—非凡的爆发力运动是人类进化来的本能•今天人类的基因是50万年进化的结果，我们今天的基因仍是为了寻找食物和狩猎活动而编码的！•人类是既有耐力又有爆发力的动物，尤其是耐力！•人类的肌纤维百分组成是：慢肌占44-58%；快肌占42-56%！运动是大脑的功能•从系统和发展的观点来看，人类的行为（behavior）是大脑功能活动的表现，是人为了适应社会环境而发展演化的外部活动，是维持个体、种系生存繁衍所作的全部反应。•简言之，人的行为是大脑的功能，是内部生理、心理需要导致的外现活动，更是对环境变化的适应性反应。大脑是为运动而专设的•海鞘幼虫拥有一条简单的脊髓和300个神经元组成的“脑”。•海鞘幼虫必须在12个小时内找到一块礁石附着，否则会死去！•海鞘幼虫一旦附着后就会吃掉自己的“脑”，因为它不再运动了，脑没有用处了！运动是人体的行为之一•个体的行为经一定的需要与动机引发后，即循着一定的目标，表现出一连串的活动，导向目标的实现。•人类的行为既受本能活动的支配（生物学），同时还受社会生活的制约和支配（社会学）。思考型大脑是从运动技能的磨练中进化而来的！•经过50万年的进化，人们逐渐适应了环境，为了长期生存下去，人们必须运用智慧寻找和储存食物。食物、体力活动和学习之间的关联性成为我们大脑回路系统中与生俱来的习性！随意运动的神经调控人体运动的神经支配•人体的躯体运动是在神经支配下、以骨骼为杠杆、以关节为支点、以肌肉收缩为动力的杠杆运动。肌丝滑行理论的主要论点•肌肉的缩短和伸长是由于肌小节中粗细肌丝的相互滑行，肌丝本身的结构和长度不变。横桥摆动是肌丝滑行的动力；ATP是其直接能源。ATP再合成神秘的大脑•1990年，美国生理学会指出，整合生理学将是未来生理学的主要内容，其中阐明人脑高级功能的研究将是对生理学家最后的挑战。大脑有1000亿个神经元组成，每个神经元接受其他10万个神经元的信息传入！脑内信息传递的媒介—神经递质•脑内神经递质分为四类，即生物原胺类、氨基酸类、肽类、其它类。•生物原胺类包括：多巴胺（DA）、去甲肾上腺素（NE）、肾上腺素（E）、5-羟色胺（5-HT）也称（血清素）。•氨基酸类包括：γ-氨基丁酸（GABA）、甘氨酸、谷氨酸、组胺、乙酰胆碱（Ach）。•肽类分为：内源性阿片肽、P物质、神经加压素、胆囊收缩素（CCK）、生长抑素、血管加压素和缩宫素、神经肽y。•其它神经递质分为：核苷酸类、花生酸碱、阿南德酰胺。•其它类：一氧化氮脑内重要的神经递质•大脑中约80%的信号是有两种神经递质传送的，两者相互平衡彼此之间的效应。谷氨酸盐类主要是刺激神经冲动；γ-氨基丁酸（GABA）则抑制神经冲动。•生物原胺类递质多巴胺（DA）、去甲肾上腺素（NE）、5-羟色胺（5-HT）也称（血清素）则是起到调节作用的神经递质，它们的根本作用是通过调节信息流，把神经化学物质微调至整体平衡！脑内重要的神经递质•血清素是一种抑制性神经递质，最早于血清中发现，在脑皮质层及神经突触内含量很高。血清素能增强记忆；保护神经免受“兴奋神经毒素”的损害。可控制坏的情绪、冲动、愤怒以及攻击行为！•也称作为“大脑警察”；失控的大脑会引发抑郁症、焦虑症、强迫症！脑内重要的神经递质•去甲肾上腺素：增强那些影响注意力、认知力、动机以及觉醒状态的信号！•多巴胺：是影响学习能力、奖励系统（满足感）、注意力和运动的神经递质，有时它在大脑的不同部位会起到截然相反的作用！脑内重要的神经递质•内啡肽是一种有身体和大脑产生的物质，就像天然的吗啡。当身体和大脑负荷过重时，就会释放出内啡肽阻止疼痛信号！•内源性阿片样肽是脑内的吗啡肽，简称EOP。•可止痛。致血压降低和心动过速。具有抑制呼吸的作用。通过对下丘脑调节激素分泌的控制来影响垂体激素的分泌，进而影响肾上腺、甲状腺、性腺等腺体的功能。在心理上产生欣快感！大脑的优质肥料-BDNF•脑源性神经营养因子（BDNF）是影响突触可塑性、学习以及记忆的一个重要分子。BDNF分布在中枢神经系统、周围神经系统、内分泌系统、骨和软骨组织等广泛区域内，但主要是在中枢神经系统内表达，其中海马和皮质的含量最高。•BDNF是体内含量最多的神经营养因子可促进神经细胞生存，增加突触可塑性及神经发生。大脑的优质肥料-BDNF•BDNF的作用方式：•(1)增加突触可塑性，进而影响长时程增强，后者是学习过程和记忆形成(第二级记忆)过程的基础。•(2)促进神经发生尤其是海马的神经发生，促进细胞生存的作用，主要体现在对各种神经元，尤其是对5-羟色胺(5-HT)和多巴胺(DA)能神经元的发育分化与生长再生具有维持和促进作用。大脑的优质肥料-BDNF•运动促进脑内BDNF水平提高。•实验显示往皮氏培养皿内的神经细胞上撒些BDNF，细胞就会自发形成新的分支。•学习需要相同的构造性成长！•运动有助于大脑的学习！！•零点体育的机制之一！脑细胞新生和分化所需的因子•胰岛素样生长因子(insulin-likegrowthfactors,简称IGFs)是一类多功能细胞增殖调控因子。在细胞的分化、增殖、个体的生长发育中具有重要的促进作用。•胰岛素样生长因子-I（IGF-I）主要是由肝脏产生，其功能与生长激素类似，主要是调节机体生长以及组织重塑。血清IGF-I以及大脑局部产生的IGF-I能够为大脑提供营养支持，其中血清IGF-I能够通过血脑屏障。脑细胞新生和分化所需的因子•血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowthfactor，简称：VEGF）可在体内诱导血管新生。脑细胞新生和分化所需的因子•成纤维细胞生长因子（fibroblastgrowthfactor,FGF）的作用是促进内皮细胞的游走和平滑肌细胞的增殖，不能使平滑肌细胞游走。能够促进新血管形成，修复损害的内皮细胞。能促进成纤维细胞有丝分裂、中胚层细胞的生长，还可刺激血管形成。大脑的重要结构-海马•海马，是被称作「海马区」的大脑边缘系统的一部分。大脑的重要结构-海马•海马区的机能是主管人类正接触或已接触时间不长的主要记忆，有点像是计算机的内存，将几周内或几个月内的记忆鲜明暂留，以便快速存取。长时程增强效应•长时程增强效应（long-termpotentiation,LTP）给突触前纤维一个短暂的高频刺激后，突触传递效率和强度增加几倍，且效果能保持数小时甚至几天的现象。突触可塑性•突触的可塑性是指突触的形态和功能可发生较为持久的改变的特性或现象。突触会随着自身活动的加强与减弱相应得到加强与减弱。•突触可塑性主要包括短期突触可塑性（short-termsynapticplasticity）与长期突触可塑性（long-termsynapticplasticity）。突触可塑性•短期突触可塑性主要包括易化（facilitation），抑制（depression），增强（potentiation)。•长期突触可塑性主要表现形式为-长时程增强(Long-termpotentiation)和长时程抑制(Long-termdepression)，这两者已被公认为是学习记忆活动的细胞水平的生物学基础。•突触可塑性包括突触传递可塑性、突触发育可塑性、突触形态可塑性。神经可塑性•神经可塑性是指的由于经验原因引起的大脑的结构改变。•神经可塑性是近期的发现，过去的科学家往往认为在婴儿关键期后，大脑结构往往不发生变化。大脑有神经元细胞和神经胶质细胞构成，这些细胞互相连接，通过加强或削弱这些连接，大脑的结构可以发生改变。神经新生•神经发生(neurogenesis)是包括从神经干细胞增殖并经历均衡和不均衡性分裂成为定向祖细胞，并逐渐向功能区域迁移、不断发生可塑性变化并与其他神经元建立突触联系从而产生神经功能的完整的过程。•成体哺乳动物中枢神经系统的侧脑室的室管膜下区和海马齿状回的颗粒细胞下层终身拥有神经干细胞，能够不断地增殖分裂产生新的神经元，这个过程又被称为神经发生(Neurogenesis)。神经新生•脑细胞真的又生长了，而且达到数千个！•证据来自于一份不可思议的原始资料：癌症患者有时需要注射一种染色剂，他会出现在增值癌细胞里，便于跟踪癌细胞的扩散情况。观察那些捐献遗体的晚期癌症患者的大脑时，研究者发现他们的海马体也充满了染色标记，这证明神经元就像身体其他细胞一样，正在分裂和增值（neurogenesis）！•科学界正式认定这一发现为神经科学领域最大的发现之一！！神经新生•新生的神经元是完全空白的干细胞，要经历一个发育过程才能形成神经细胞。在这个过程中，它们必须找到事情做才能生存下来。•一个新生的细胞要经过28天才能加入到一个神经网络中，和已经存在的神经元应用使用-依赖可塑性（use-dependentplasticity）【认为突触在学习的刺激下会重新进行自我调整】，如果我们不使用新生的神经元，我们就会失去它们。Useitorloseit！•运动产生大量的神经元，而环境优化的刺激则有助于神经元的存活！心理是脑功能•人脑是结构最复杂、功能极其完善的物质。它是思维的器官,是心理、意识的物质本体。•心理现象人皆有之。心理是大脑对客观现实的主观反应。心理现象又可分为两大类，即心理过程和人格。认知、情绪情感和意志（简称知、情、意）属于心理过程。人格也称个性，是指一个人区别于他人的，在不同环境中一贯表现出来的，相对稳定的影响人的外象和行为模式的心理特征的总和，包括：需要、动机、能力、气质、性格等。在一定意义上，人格不是独立存在的，而是通过心理过程表现出来的。心理是脑功能•心理异常，是在大脑生理生化功能障碍和人与客观现实关系失调的基础上产生的对客观现实的歪曲的反映。心理是脑功能•神经症又称神经官能症，是由大脑机能活动暂时性失调而引起的心理障碍或异常。其特征为持久的心理冲突，主要表现为心理活动能力减弱，如注意力不集中，记忆力减退，学习和工作效率降低等；情绪失调，表现为情绪波动、烦躁、焦急、抑郁等，睡眠障碍，如失眠、恶梦、早醒等；有疑病性强迫观念，有各种明显地躯体不适应感，有慢性疼痛，急性头疼，腰痛，但检查不出器质性病变。心理是脑功能•精神病指的是大脑机能活动发生紊乱，导致认识、情感、行为和意志等精神活动不同程度障碍的疾病的总称。•致病因素有多方面：先天遗传、个性特征及体质因素、器质因素、社会性环境因素等。许多精神病人有妄想、幻觉、错觉、情感障碍、哭笑无常、自言自语、行为怪异、意志减退，绝大多数病人缺乏自知力，不承认自己有病，不主动寻求医生的帮助情绪障碍其实有生物病因•那些被认为完全是心理问题的疾病或许可以用生物学来解释！！•某种情感问题是有生物学依据的！•单胺假说认为：抑郁症可能是由于去甲肾上腺素、多巴胺、血清素这三种神经递质的不足而造成的！运动改造大脑•大脑不是瓷器而是橡皮泥！•用进废退不仅适用于肌肉，同样适用于大脑！Useitorloseit!缺乏运动将损坏我们的大脑！环境的缺失会使大脑萎缩！•梦想、计划和创造的能力恰好源自大脑中负责支配运动的那部分区域！思考是有进化产生的内化运动•人类在进化时，从生理技能发展出许多抽象能力：预测、排序、评估、计划、复述、观察自我、判断、纠错、转变策略以及记忆！•我们今天的大脑回路和古代祖先没有什么两样！思考是有进化产生的内化运动•小脑能够协调运动。证据表明，连接人类小脑和前额叶皮层的神经要比猴子的更粗。这种运动中枢神经对思维、注意力、情感，甚至社交技能同等重要！•前额叶皮层既组织心理活动，也组织生理活动。前额叶皮层就是大脑中的老板（CEO）！•海马体有点像绘图师，担任