慢跑、重訓，和高強度間歇訓練，哪一個對大腦最好？

■運動的好處不勝枚舉，但有些運動可能比其他種運動對維持大腦健康更有效呢！

撰文｜駱宛琳

有氧運動（像是慢跑）除了健身，對大腦功能也是好處多多。舉凡學習記憶，或是成人海馬迴處的神經新生（Hippocampal neurogenesis），都能透過有氧運動來強化大腦的結構與功能。在實驗動物與人身上，都發現運動能夠有效增加大腦容量，並且降低因為老化所導致大腦灰質與白質萎縮。而慢跑，更發現能夠促進成人的海馬迴神經新生。

海馬迴是大腦裡主管學習與記憶的重要區塊。在成人的海馬迴，神經細胞可以一直不斷地持續新生：在齒狀迴（Dentate gyrus）顆粒細胞下區（subgranular zone）的神經細胞，能夠自我增生，然後分化為成熟的顆粒細胞，最終被涵括在海馬迴的神經迴路裡。在老鼠研究裡發現，成人海馬迴神經新生對許多適應行為的發展極端重要：像是學習，或是提取、區分一些很相似但又不能一併概括而論的記憶，還有對壓力的反應等。

關於運動對大腦好處的相關研究，多半是以慢跑為主。畢竟在老鼠模型裡，讓老鼠在滾輪，或為老鼠專門設計的「跑步機」上跑步，似乎是最容易付諸實行的方法。而在老鼠研究裡發現，跑步可以讓老鼠腦內海馬迴新增的神經元數量，比都不動的老鼠增加兩到三倍之多。而跑步之所以能夠所誘發海馬迴處的神經元增生，推測是因為可以增加腦衍生神經滋養因子（Brain-derived neurotropic factors；BDNFs）與第一型類胰島素生長因子（Insulin-like growth factor 1；IGF-1），進而提高神經前驅細胞的存活率。

但是，人類跟實驗室裡的老鼠不一樣，我們喜歡的運動種類琳琅滿目又五花八門。其他像是重量訓練與高強度間歇訓練，是不是也能夠像慢跑一樣，能夠在鍛鍊身體的同時，也一起鍛鍊大腦健康呢？在芬蘭University of Jyväskylä，Nokia博士對這個問題非常感興趣，她想要知道是不是每一種運動對於大腦都有同等的效益。

在著手對這個問題進行研究之前，Nokia博士挑養了一群有趣的大鼠。她先讓這群大鼠完成八週的「跑步機」訓練，然後根據每一隻老鼠在這八個禮拜內跑步距離的進步幅度，將老鼠分成「最佳進步組」跟「沒啥進步組」。然後，Nokia博士特意讓「最佳進步組」的老鼠彼此交配，也讓「沒啥進步組」的老鼠彼此繁殖。在經過十五代的「人擇」之後，「最佳進步組」的老鼠在跑步機上的跑步距離從一開始的646公尺，增加到了869公尺。而「沒啥進步組」的老鼠，跑步距離卻從620公尺，下降到555公尺。值得注意的是， 因為只有那些完成訓練的老鼠，能夠拿來繁殖下一代，所以雖然跑步距離在「沒啥進步組」代代下滑。但是，這群老鼠對於運動的意願可一點也不遜色！

而在實驗中，研究人員將「最佳進步組」與「沒啥進步組」的大鼠，各再分成四組，分別模擬三種常見的健身方法：慢跑、重量訓練，與高強度間歇訓練，與不運動的大鼠。研究人員在不運動的大鼠籠子裡提供一些木頭玩具。「重量訓練組」的大鼠，則在大鼠尾巴基部，固定住小鉛塊。然後，讓這些綁有小鉛塊的大鼠爬樓梯。至於「高強度間歇訓練組」的大鼠，則是在訓練前先測驗出每隻大鼠在跑步機上的最快速度，然後訓練的時候，讓這組老鼠在角度設定為十度的跑步機上，先用最快速度的一半跑五分鐘，然後用最大速度的90%跑三分鐘，然後再用最快速度的一半跑兩分鐘，每一次的訓練都會重複這週期三次。

「慢跑組」的老鼠籠子裡，則裝有滾輪，讓大鼠可以隨心所欲地在滾輪上跑步，而且每隻大鼠的跑步距離都有電腦軟體能夠將之偵測與統計。而「重量訓練組」與「高強度間歇訓練組」的大鼠，則是每個禮拜按照設計的訓練課程運動三次。而每一組裡，都大約有快三十隻大鼠。

在七個禮拜之後，研究人員將各組老鼠的大腦海馬迴組織取出，發現各組的神經新生狀態有很大差異。跑步組的大鼠比起不運動的大鼠，新生的海馬迴神經元要多出好幾倍，而且，自主跑步距離愈長的大鼠，海馬迴新生神經元就愈多。「高強度間歇訓練組」的大鼠，比起不運動的大鼠，也有較多的新生神經元，但是比起跑步組還是有明顯落差。至於「重量訓練組」的大鼠，在七週之後，雖然比其他組大鼠都要強壯，但有趣的是，新生的神經元跟不運動的大鼠比起來，並沒有什麼差別。

當然，人跟大鼠不能完全相提並論，但或許，在重量訓練與高強度間歇訓練的健身計劃裡，偶爾可以塞進幾天不一樣的運動方案，去爽快地跑一跑吧！

原始論文：
Nokia MS, Lensu S, Ahtiainen JP, Johansson PP, Koch LG, Britton SL, Kainulainen H. Physical exercise increases adult hippocampal neurogenesis in male rats provided it is aerobic and sustained. J Physiol. 2016 Feb 4. doi: 10.1113/JP271552. PMID: 26844666

參考資料：

1. Aimone JB, Li Y, Lee SW, Clemenson GD, Deng W, Gage FH. Regulation and function of adult neurogenesis: from genes to cognition. Physiol Rev. 2014 Oct;94(4):991-1026. doi: 10.1152/physrev.00004.2014.
2. Triviño-Paredes J, Patten AR, Gil-Mohapel J, Christie BR. The Effects of Hormones and Physical Exercise on Hippocampal Structural Plasticity. Front Neuroendocrinol. 2016 Mar 14. pii: S0091-3022(16)30009-7. doi: 10.1016/j.yfrne.2016.03.001.
3. Ryan SM, Nolan YM. Neuroinflammation negatively affects adult hippocampal neurogenesis and cognition: can exercise compensate? Neurosci Biobehav Rev. 2016 Feb;61:121-31. doi: 10.1016/j.neubiorev.2015.12.004. Epub 2015 Dec 13. Review. PMID: 26695382

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作者：駱宛琳　美國聖路易華盛頓大學（Washington University in St. Louis）免疫學博士，從事T細胞發育與活化相關的訊息傳導研究。