我們為何天生需要活動?運動提升腦容量、情緒與動機的科學證據

我們為何天生需要活動?運動提升腦容量、情緒與動機的科學證據

我們的執行與情緒技能因進化而與活動保持連結。

重點

  • 身體活動的適應與認知、情緒技能的進化相互交織。

  • 身體活動是大腦健康的關鍵驅動力,而不活動會降低認知資源。

  • 只有在久坐生活型態變得可能之後,這個「進化上的漏洞」才顯現出來。

如今,幾乎沒有人會認真懷疑身體活動能改善我們的身體健康,以及心理健康與認知能力。

身體更為活躍的孩子在學校表現更好,取得比不那麼活躍的孩子更好的學業成果。活躍的孩子通常也有更好的心理健康,包含更高的自尊、社交自信與情緒調節,以及較低的壓力、焦慮與憂鬱。開始運動的久坐成人,除了情緒與像憂鬱這樣的心理健康狀況獲得改善外,注意力、記憶力與思考能力也會進步。長期保持身體活動的年長者,往往擁有更高的身心健康,較低的神經退化性疾病程度,並維持更敏銳的思維。

但是,你是否想過為什麼?

我們熟悉身體會對功能需求進行適應的概念。當我們剛開始跑步時,一開始無法滿足肌肉對氧氣增加的需求。然而,隨著持續訓練,新的血管會發展,將更多含氧的紅血球輸送過去,而我們也會感到呼吸更順暢。肌肉與骨骼會變得更強壯,肺臟更有效率,還有許多其他代謝與能量管理的適應也會發生。

人們常以為,運動改善大腦健康只不過是這些身體適應的有益附帶效果。例如,更好的心血管功能會增加腦部血流,提升氧氣與養分的供應,更好地支撐腦細胞的健康。然而,最新研究清楚指出,許多由肌肉、骨骼、肝臟與其他組織在運動時產生的化學因子也會直接以大腦為標的。其中一些「exerkines」與代謝物,有朝一日可能成為保護大腦健康的「運動藥丸」的一部分。

為什麼我們的大腦會以如此直接的方式回應身體活動?

這個有趣的答案可能可追溯至約兩百萬年前,當我們的祖先離開樹上,發展出在地面移動與生存的技能。神經科學家與人類學家 David Raichlen 有力地主張:「我們是為了成為投入認知的耐力型運動員而進化。」

隨著早期人類發展出步行、跑步與有氧活動的身體適應,他們也發展出狩獵與採集的技能。採集與持續性狩獵——可能需要尾隨獵物好幾天——需要規劃、組織與專注。我們在現代的「執行功能」中辨識出這些技能:工作記憶、認知彈性與自我控制。身體耐力也仰賴建設性地管理疲憊、恐懼與焦慮,彈性回應挫折、維持專注、不放棄,等等,這些都是情緒調節的關鍵面向。

最初作為反射性運動控制的神經迴路,隨著人類的進化逐步擴展為位於前額葉皮質、小腦與基底核的系統,支持彈性的活動、抽象思考與行為調節。早期人類對於狩獵與採集之身心需求的適應性回應是同步發展的,並在我們現代的大腦中保持交織不分。

這也許解釋了大腦系統如何演化,但尚未解釋為何在現代人的日常生活中,身體活動仍對大腦健康如此重要。

Gerd Kempermann 主張,對我們的祖先而言,移動很可能與心理挑戰相連結。對身體活動的回應會透過神經可塑性的改變,讓神經元為可能的學習作好預備,使神經元能形成新連結或重組既有連結以記錄學習。這些連結接著能被認知與情緒任務使用並穩固,如此身心任務的反覆配對便能擴充大腦容量。

但關鍵在這裡。

因為對我們的祖先來說,移動並非可選項、而是生存所必須,因此不需要被鼓勵,演化壓力便傾向於在可能時節約能量。

這表示當不需要時,我們會失去那些耗能的能力。

我們熟悉這個概念:若不運動,不需要的肌力與肌量會流失。不幸的是,大腦也會發生類似情況。若我們長期不活動,海馬體會更快速地萎縮,加速與年齡相關的認知退化。BDNF 的生成會被抑制,限制學習的能力。多巴胺、血清素與正腎上腺素等令人心情愉悅的神經傳導物質水平會下降,而前額葉皮質則會萎縮且效率變差,影響執行功能與情緒調節。

這個「進化上的漏洞」只有在久坐生活型態成為可能時才會顯現。

使情況更加棘手的是:為了節約能量(即使對大多數人而言熱量唾手可得),我們也在演化上被設定為會被不活動所吸引。當我們有選擇時,靜態活動(例如吃東西與放鬆,或是看貓影片)的立即、直覺性獎賞,往往會勝過體適能那種抽象且延遲的好處(如長期健康改善)。

Daniel Lieberman 指出,我們並不具備在演化上「選擇」運動的良好配備。一種作法是改變環境,使我們別無選擇只能移動——這是我們祖先獲得運動的途徑。我們可以走樓梯、把車停在離公司幾個街區外,或是把車賣掉……另一種作法是讓活動更令人愉悅,讓我們想要去做。先從在廚房跳舞、與朋友散步、和孩子一起跳床,或配上動聽的音樂與喜歡的服裝來運動開始。

關鍵是先開始。一旦我們把自己喚起而行動起來,演化有個巧妙的機制讓我們持續下去。

即使是短暫的有氧運動、散步或輕微伸展,也會增加多巴胺與 BDNF 的釋放,提升心情與動機並降低壓力。這種獎賞會強化學習行為,讓它們感覺愉悅,從而促進重複發生。

更持續的運動會導致多巴胺功能的整體上調,強化所有獎賞路徑的總體反應性,而不僅是與運動相關的那些。因此整體生活開始感覺更好。這就是為什麼運動能成為憂鬱、成癮與其他情緒疾患的有效治療。運動本身就像是天然的獎賞助推器,再加上可塑性的好處,幫助大腦形成更健康的動機模式。

我們被建造為需要移動的物種。而更多的移動意味著你會更喜歡移動,生活中的一切也會感覺更好。這才是真正的誘因。

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