大腦可以說是人體最復雜的器官,它大約存在著幾百億個腦細胞,每個腦細胞大約有幾百條腦神經(jīng),每條神經(jīng)上有大約幾百個突觸,每個突觸上又有幾百到幾千個蛋白質(zhì)。幾百億個神經(jīng)細胞與千億級別的神經(jīng)突觸使得我們的大腦比世界上任何一臺計算機都要復雜。
當我們將運動和大腦聯(lián)系在一起的時候,或許有人第一時間想到的是:四肢發(fā)達,頭腦簡單。很多人都只是把這句話當作一個玩笑,的確事實也并非如此。
哈佛大學醫(yī)學院副教授約翰·瑞迪從20世紀70年代就開始研究運動和大腦之間的秘密。經(jīng)過20多年的潛心研究得出“運動不僅可以健身,還可以健腦,同時讓人更聰明”的結(jié)論。
知道運動有益的人有很多,但真正邁開腿去做的人則很少。這或許是因為很多人低估了運動的好處,通過閱讀約翰·瑞迪和埃里克·哈格曼合著的《運動改造大腦》這本書,將會告訴你很多不知道的知識。
這本書被評價為“革命性的大腦研究”書籍,作者通過美國高中體育改革計劃、真實的案例、親身經(jīng)歷與上百項科學研究的論證,條理清晰地向大家說明運動可以改造大腦。
除此之外,作者還向大家介紹了運動對于緩解壓力、焦慮、抑郁等問題起到的作用。作者不僅通過各種實驗、原理為大家揭示了運動可以讓大腦處于最佳狀態(tài)的原因,還向大家提供了具體的行動方法,相信大家讀完之后,一定能有所收獲。
接下來就讓我們一起來學習運動是如何改造人類的大腦。
幾乎所有人都知道運動可以強身健體,可以解壓,可以愉悅身心,但是好像并沒有多少人能夠?qū)⑵渲械脑碇v清楚?;蛟S當我們真正了解了其中的原理,才能夠更好地去運動。
所以首先,就讓我們一起來了解運動背后的原理。
書中引言的部分,給我們講述了一個發(fā)生在美國高中體育課上的奇跡故事。這所高中的學生,每天都會被要求在盡可能短的時間內(nèi)完成1600米,還被要求平均心跳在185次以上。老師會要求孩子盡全力去跑,并把努力程度作為評分的標準,這就是“學習準備型體育課”。半學期的訓練結(jié)束以后,讓人意想不到的是,僅僅半年的時間,孩子們的閱讀理解能力普遍提高了17%左右,平均成績在全州也是遙遙領(lǐng)先。堅持訓練幾年后,他們在TIMSS測試中,取得了科學世界第一、數(shù)學世界第六的好成績,這就是著名的“國際數(shù)學與科學趨勢研究”測試,在這場考試中聚集的是全世界最優(yōu)秀的學生。
“學習準備型體育課”的成功吸引了眾多研究者的關(guān)注,越來越多的神經(jīng)學家開始研究其中的生物神經(jīng)學原理,通過不斷的研究他們發(fā)現(xiàn):運動可以對身體產(chǎn)生一種特殊的刺激,這種刺激可以創(chuàng)建一種適宜大腦學習的環(huán)境,讓大腦能夠做好準備、愿意并且有能力去學習??梢?,對于腦細胞而言,運動可以刺激它們的活性。
這場實驗,幫我們揭開了運動的許多神奇作用。首先運動可以平衡我們的大腦。大家可能知道大腦是由神經(jīng)元組成的。我們的思想和行動是由一系列信息控制的,這些信息則是由神經(jīng)元之間通過的各類化學物質(zhì)傳遞出來的,而大腦中約80%的信號是由谷氨酸鹽和γ(伽馬)-氨基丁酸這兩種神經(jīng)遞質(zhì)輸送出去。谷氨酸鹽刺激神經(jīng)沖動,開始一連串的信號傳導,γ(伽馬)-氨基丁酸則抑制沖動,兩者和血清素、去甲腎上腺素、多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)共同調(diào)節(jié)大腦的活動,它們會通過對信息流的調(diào)節(jié)進而將神經(jīng)化學物質(zhì)調(diào)整到合理的平衡狀態(tài),而大腦一旦失去平衡就會引發(fā)抑郁癥、焦慮癥和強迫癥等疾病。現(xiàn)在很多改善精神狀況的藥物主要目的都是為了調(diào)節(jié)精神遞質(zhì)。其實,在“學習準備型體育課”中,學生們長跑與藥物產(chǎn)生的影響是一樣,因為運動提高了神經(jīng)遞質(zhì)的水平,促進了大腦的平衡。
其次,運動可以促進大腦的成長。剛剛說到神經(jīng)遞質(zhì)負責傳遞信息調(diào)節(jié)大腦平衡,而大腦自身的基本結(jié)構(gòu)也離不開神經(jīng)因子對神經(jīng)細胞回路的建立和保養(yǎng)。其中最有名的是腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子,這種被科學家稱為“大腦的優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)肥料”的神經(jīng)營養(yǎng)因子,在大腦的可塑性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。而運動會讓這種神經(jīng)營養(yǎng)因子增多,腦細胞的“肥料”變多了,那么大腦的成長就有了保障。
1995年,卡爾·科特曼的一個研究證實了這個結(jié)論。這項研究是針對人的老化展開進行的,研究人員發(fā)現(xiàn)那些認知功能衰退不明顯的人都有著三方面的影響因素:教育、自我效能感和運動。但是在這三個因素中,唯有運動讓研究人員難以達成共識。因此,研究人員便設(shè)計了一個腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子與運動關(guān)系的實驗,他們讓老鼠在不銹鋼轉(zhuǎn)輪上跑,一晚上就能跑幾公里。解剖結(jié)果顯示,那些運動越多的老鼠,大腦內(nèi)的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子就會越多。
除了平衡大腦,促進成長之外,運動還會誘發(fā)神經(jīng)新生。在過去的很長一段時間,人們都認為大腦中神經(jīng)元的數(shù)量是一成不變的,而且是不能夠再生的。然而當技術(shù)先進的成像儀器進入人們視野后,人們找到了更加確鑿的證據(jù)來證明了這個觀點是錯誤的。比如,為了追蹤癌癥患者的癌細胞在體內(nèi)的擴散情況,醫(yī)生往往會給他們注射一種染色劑,這些染色劑會出現(xiàn)在增殖的癌細胞里。但是當研究人員去觀察那些因身患晚期癌癥而捐獻遺體的患者大腦時,竟然發(fā)現(xiàn)在患者的海馬體內(nèi)也出現(xiàn)了染色劑標記。這便證明了神經(jīng)元也是能夠像身體內(nèi)的其它細胞一樣分裂生長的,這個分裂增殖的過程就叫做神經(jīng)新生。
1998年,神經(jīng)學家彼得·埃里克森同其他科研人員把經(jīng)常運動和不運動的老鼠分成兩組困在裝滿水的池子里,并測試他們對于逃生線路的記憶程度。結(jié)果經(jīng)常運動的老鼠能夠在最短的時間里順利找到安全區(qū)域,反觀不運動的老鼠則難以完成。通過解剖發(fā)現(xiàn),經(jīng)常運動的老鼠的海馬體中新干細胞的數(shù)量是另一組老鼠的兩倍。
科學家通過實驗發(fā)現(xiàn),運動能產(chǎn)生大量的神經(jīng)元,但是并不意味著你跑1600米就會成為天才、變得聰明。這是因為,新生的神經(jīng)元是完全空白的干細胞,要經(jīng)過一個發(fā)育過程才能形成神經(jīng)細胞,在這個過程中,它們必須找到事情做才能夠生存下來,然后再經(jīng)過28天的時間進入一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),進而存活下來。這就好比,體育課給大腦提供了學習能夠用到的原材料,精彩無比的課堂內(nèi)容學習則為新生的神經(jīng)細胞進入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮了積極的推動作用。
當我們了解了運動的原理之后,運動對大腦的積極影響就顯得更加清晰明了了。強身健體,愉悅身心這些是我們熟知的運動對人的積極影響,那么除此之外,運動還有哪些功效呢?
接下來,第二部分內(nèi)容,就讓我們來了解一下運動有哪些具體功效。
生活中我們好像天天都在接觸運動,大部分人都能夠?qū)\動顯而易見的好處侃侃而談,然而對于運動的一些深層次功效就有些陌生。要想真正地掌握運動,我們就要詳細了解運動的功效所在。
首先運動能夠緩解壓力和焦慮。面對繁重的生活,很多人都會承受生活中不同程度的壓力和焦慮。不可否認的是,適當?shù)膲毫δ軌虼龠M神經(jīng)元在大腦中的修復能力和恢復機制。也正是因為壓力的存在,我們才能更好地適應不同的環(huán)境,在不同的環(huán)境中不斷成長。而運動也會給我們帶來壓力,但是這種壓力是可預知的、是可控的,并且你是擁有自主權(quán)的。
面對生活中的壓力,運動所起到的作用是巨大的。因為你能夠隨時運動,并通過激活神經(jīng)元的方式來補償過度疲勞的大腦,使其變得更加健康強壯。書中提到這樣一個例子,一位因為新房子裝修壓力而時常酗酒的年輕媽媽,作者通過再簡單不過的方式讓這么媽媽成功戒酒并且壓力全無,帶著三個孩子開開心心地完成了裝修任務。這個方式就是跳繩。
其實,每當焦慮最初反應在我們身上時,我們大部分人最本能的反應就是逃避。
但是只要你有能力動起來,焦慮的反應就不會愈演愈烈,運動會給你帶來想象不到的安全感,同時在運動的過程中,你的肌肉將會慢慢放松、大腦的資源將會增加、自我恢復的能力也將不斷提高,最終戰(zhàn)勝焦慮,放松身心。當然,運動這一方式主要是針對一般性的焦慮問題可以采用的方法,而針對焦慮比較嚴重的患者,作者建議將運動作為藥物治療的輔助手段。
其次,運動能夠讓人擺脫抑郁、克服成癮。像消極悲觀、急躁易怒、自我苛責等等這些都是抑郁的癥狀,抑郁破壞人們生活的同時也會阻斷人們腦細胞之間的連接。用運動來緩解抑郁狀況對情緒不穩(wěn)定的人來說有兩方面的好處,一個是運動是通過自然的方式刺激大腦,讓我們變得精力充沛和激情永駐。另一個是運動是通過全面調(diào)節(jié)整個大腦的化學物質(zhì)來恢復正常的信號傳遞,也就是說它能逐漸轉(zhuǎn)變我們抑郁的情緒,讓我們更容易感受到愉悅,這和抗抑郁藥物只是簡單地消除抑郁狀況是不一樣的。
酷愛馬拉松的精神病學家派爾斯,在一次馬拉松比賽的過程中,一開始就因為雙腳被塑料袋纏繞,膝蓋重重地摔在了地上,當他跑了接近29公里以后才感覺到些許的不對勁。后來現(xiàn)場的醫(yī)生告訴他在比賽一開始時,他的大腿骨就已經(jīng)骨折了,然而派爾斯卻不知道,連疼痛都沒有感受到。神經(jīng)學家研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)啡肽不僅可以減輕人身體上的疼痛感,還可以增強人的愉悅感,而劇烈運動是大腦產(chǎn)生內(nèi)啡肽的重要途徑。
除此之外,運動還能夠促進多巴胺的分泌。對于抑郁而言,通過運動不僅能夠帶來生理上的愉悅,更重要的是還能夠產(chǎn)生自我效能感,這種自力更生的感覺對于戰(zhàn)勝抑郁癥的無助感而言是至關(guān)重要的。所以說,在對抗抑郁的某些方面,運動的預防作用比其治療作用更值得受到大眾關(guān)注。
抑郁癥讓人恐懼萬分,成癮行為則讓人難以戒除,因為這一行為一旦發(fā)生就會改變大腦的神經(jīng)通路。但有規(guī)律的運動會讓大腦重新指示基底核連接到另一個反射替代行為,這樣就會建立新的繞開成癮模式的神經(jīng)通路。
2004年的一項研究顯示,即便只運動十分鐘也能夠降低酗酒人的成癮行為,而對于吸煙者來說,僅需要高強度運動五分鐘就能夠產(chǎn)生積極的影響。可見,運動能夠填補戒斷后的空缺,這對于成癮性戒斷的成功是至關(guān)重要的。畢竟,戒斷是克服成癮的開始,而戒斷后的無聊感卻讓人難以忍受,要想克服無聊,沒有比運動更合適的方法了。
最后,運動能夠調(diào)整激素、延緩衰老。運動對于女性而言尤為重要,女性體內(nèi)的激素水平不像男性那么穩(wěn)定,運動則恰好能夠讓女性避免激素不穩(wěn)定的問題,除此之外,運動還能幫女性鞏固激素帶來的積極影響。所以說,你可以通過運動將體內(nèi)的激素從“爆破手”的角色轉(zhuǎn)變成“助手”的角色。
運動在女性經(jīng)期、孕期、產(chǎn)后、更年期等關(guān)鍵階段都發(fā)揮者積極的作用,同時,運動還能夠逆轉(zhuǎn)與老化有關(guān)的細胞退化。20世紀70年代,一項有1500名芬蘭人參與的研究,經(jīng)過21年的調(diào)研發(fā)現(xiàn),和不常運動的人相比,那些每周至少運動兩次的人患癡呆的可能性減少了一半。
當聊完運動的功效之后,我們不禁會心生疑問,到底如何運動才能夠達到改造大腦的目的?有沒有一個訓練可以塑造我們的大腦呢?那么接下來的內(nèi)容,我們就一起看看什么樣的運動能改造大腦。
人體本身的設(shè)計是為了從事日常活動。遠古時期的人類為了填飽肚子每天平均需要奔走8-16千米。現(xiàn)代社會中的人自然無需再如此奔走覓食了,但我們的基因仍然留存著活動的編碼,大腦也被預設(shè)管理這些基因。
假若我們停止運動,這穩(wěn)定存在了50萬年的生物平衡關(guān)系將會被打破。因此,最佳建議是盡量延續(xù)祖先的慣例保證日常運動,不去打破生物平衡關(guān)系。
作者將運動按強度劃分成三類,分別是低強度運動、中等強度運動和高強度運動。而運動強度的衡量標準則是達到最大心率的程度,作者將達到最大心率的55%到65%定為低強度運動,將達到最大心率的65%到75%定為中等強度運動,而達到最大心率的75%到90%的運動就屬于高強度運動了。在這里,作者也向大家介紹了計算自己最大心率的通用公式,那就是用220減去你的年齡。所以說,只要有一個心率監(jiān)測器,我們就能隨時監(jiān)測自己運動的強度。
美國疾病預防控制中心針對運動量,給出的建議是,一周至少有5天的時間是需要進行30分鐘的中等強度的有氧運動。作者則給出了更詳細的運動建議,我們需要綜合運動的強度,我們可以每周花4天的時間進行中等強度運動,2天的時間進行高強度運動,而且最好能和同伴一起運動。作者還告訴我們,不要擔心精力問題,因為沒精力往往就是因為缺乏運動。
假若你從來都沒有接觸過有規(guī)律的運動,那最好從行走開始。每天堅持步行1小時,讓心率維持在最大心率的55%~65%,這之后如果你還有力氣聊天,那下次就可以將運動提高到中等強度。
中等強度的運動會讓人的身體變得更強壯,高等強度的運動則會幫我們協(xié)調(diào)活動、能量和學習之間的關(guān)系。這是因為身體在高強度運動中會進入全面的應激狀態(tài),身體的代謝從有氧變成無氧,腦垂體會分泌出人體生長素,這種生長素也被稱為“青春之泉”。這種生長素不僅能對大腦內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)起到平衡作用,還可以加快生長因子的成長,而這就是我們的活動、能量和學習更加協(xié)調(diào)一致的重要原因。
其實,有氧運動和復雜運動相互結(jié)合是最佳的運動計劃,兩者之間產(chǎn)生的影響各不相同,但又存在互補關(guān)系。像舞蹈、太極拳、瑜伽等活動訓練可以調(diào)動大腦中全部的神經(jīng)細胞,并讓它們保持活躍。
盡管一開始你會有些尷尬,又或者是手足無措,但是當神經(jīng)回路把小腦、基底核和前額葉皮層間串聯(lián)并活躍起來后,你的一切顧忌都會打消,動作也會更加得精準有序。再通過不間斷地反復練習,神經(jīng)回路的效率將會有明顯提升,進而促進動作出現(xiàn)創(chuàng)造性的進步。
掌握了如何運動后,堅持就是眾人需要攻克的難題了。據(jù)相關(guān)資料顯示,對于開展新的鍛煉計劃有接近二分之一的人在開始后的6個月到1年之內(nèi)就選擇了放棄。
很大程度上可能是因為很多人在一開始就會選擇高強度的運動,一上來就給了自己的生理和心理來一個“下馬威”,這些人最后選擇放棄也就不足為奇了。其實要養(yǎng)成堅持運動并不難,我們可以通過有氧運動和技巧性運動的相互結(jié)合,循序漸進地將強度提高上來;也可以找個一同運動的伙伴或者組織,相互監(jiān)督、相互鼓勵。
讀完全書,不得不說《運動改造大腦》這本書為我們在運動健康領(lǐng)域打開了一片全新的科學天地,讓我們明白了運動的最大益處不是健身而是健腦。
總之,生命在于運動,運動改造大腦。生活中沒有堅持運動的你,可以開始嘗試著離開自己的舒適區(qū),先邁開一小步,然后一大步,循序漸進,持之以恒,量體裁衣,選擇一種合適自己的運動計劃,尋找志同道合的伙伴,做有趣有益的運動,度過快樂的人生。
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