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健身運動與認知功能：大腦神經滋養因子

為什麼想做這個主題呢?

主要是因為國中的時候覺得自己是個弱智，考試永遠都倒數，

甚麼東西都學不會，雖然開始運動後還是沒甚麼改變，

但隨著時間的推移，有了些變化……

專題簡介：

健身運動可有效促進認知功能或減緩因年齡所導致的認知衰退，

近年研究則開始聚焦健身運動改善認知功能的機制，

其中聚焦於大腦神經滋養因子BDNF；

在運動類型方面的結果仍然分歧，

顯示該關係受到許多因素所調節，

然而急性與慢性健身運動皆可能增進不同族群BDNF濃度

目錄

1.認知與BDNF簡介

          1-1 晶體智力

             1-2 流體智力

             1-3 影響

             2-1 BDNF介紹

            2-2 BDNF產生

            2-3 BDNF附加功能

           2-4 BDNF影響

2. 動物實驗的經典研究

3. 急性健身與急性阻力

            1-急性健身

            2-急性阻力

4. 慢性有氧

        1. 青年3~5週

        2. 老人6個月

        3. 老人1年

1-1晶體 ~ 1-2 流體

認知功能分2種

晶體智力（如口語知識與字彙等）指學會的技能

流體智力（如邏輯、記憶、認知速度等）

主要就是學習新知識以及解決新問題

認知功能為人類訊息處理的內在歷程，其包含記憶、知覺、問題解決

決策、抽象推理等，個體在20歲時，除認知功能中的晶體智力外，

其認知功能中之流體智力，即達巔峰狀態，

其後流體智力即隨年齡的增長而逐年衰退，流體與晶體是相對應的概念。

1-3 影響

幸運地是，許多研究發現多種生活型態因子，

如智能活動之投入(下棋、運動、彈奏樂器..)、社會互動、營養，

以及身體活動（physical activity）皆可能對認知功能產生影響

（Kramer, Erickson, & Colcombe, 2006）；而其中，

身體活動（physical activity）中之健身運動（exercise）

因其對身心理健康有諸多效益，使得相關議題探究得到較大關注。

2-1 BDNF介紹

BDNF是一種蛋白質，可以促進神經新生、神經保護、神經再生、

細胞存活以及突觸可塑性，並進而增進記憶的形成、貯存及提取。

2-2 BDNF產生

BDNF可由CNS中樞神經系統、血管內皮細胞、血小板、免疫細胞、

平滑肌細胞以及骨骼肌細胞等產生與分泌。

2-3 BDNF附加功能

BDNF不僅調節中樞的代謝，還可調節周邊器官能量代謝，

在內分泌系統扮演著能量平衡、葡萄糖的濃度以及胰島素阻抗的控制，

進而改善血糖控制等等(2008)…

2-4 BDNF影響 (列舉2種)

影響BDNF的因素有很多不同結論的研究，以下兩個

2-4-1

以健身運動的環境觀點而言，血乳酸、組織受傷之修復、

壓力荷爾蒙，以及核心溫度等皆可能為健身運動

影響BDNF濃度的關鍵。

Schiffer（2011）採用注射乳酸的方式，

檢測靜脈血清BDNF的濃度變化，

其結果發現BDNF濃度會隨著血乳酸的增加而上升，

該結果顯示血乳酸可能為健身運動誘發BDNF上升的原因

2-4-2

Fujimura（2002）指出BDNF在修復外傷（traumatic injury）過程中

扮演著重要的角色。具體而言，外傷部位會誘發BDNF從血小板釋出

以促進修復周邊神經。因此，健身運動導致BDNF下降的機制

可能為血小板BDNF釋放致受傷的組織促進修復，而使的BDNF 下降。

動物實驗的經典研究

健身運動與大腦BDNF關係研究的建立可回溯於

（1995）所執行的經典研究。該研究者發現，

健身運動後對於BDNF產生最大影響的腦區

並非是直接與動作有關的動作系統（motor system），

反而是與認知功能有直接關係的

海馬迴與尾側皮質（caudal cortex）。

根據其結果，研究者推測，

健身運動可由海馬迴上升調節BDNF的表現，

並增加細胞中BDNF的濃度。

結果意謂著健身運動誘發BDNF的上升調節，

促進神經細胞的生長（neuronal growth）、功能，以及存活，

進而防止大腦的損傷（damage）或衰退（degeneration）。

該研究成果為健身運動與大腦BDNF的關係建立基礎。

急性健身與阻力運動

1. 急性健身 (跑步、腳踏車有氧為主)與阻力訓練

Knaepen等人（2010）指出，

大部分急性健身運動（意指介入一次性之健身運動）

能提升周邊BDNF濃度的上升，而其濃度上升的多寡與

健身運動的強度有關。具體而言，與低強度之健身運動相較下，

高強度之急性健身運動明顯提升較多的BDNF；

然而與接近中強 度或中強度之急性健身運動相較下，

高強度之急性健身運動提升之 BDNF較少。

其意謂著中強度之急性健身運動對於提升BDNF具有最佳的效果，

其次為高強度急性健身運動，次之為低強度。

必須注意，BDNF濃度在急性運動後增加的濃度

約會在40至50分鐘會回到基礎濃度，所以久久運動一次是沒用的!

2. 急性阻力

急性阻力運動後BDNF的濃度明顯的提升32%；不僅如此，

該學者並指出經五週的阻力運動後亦可提升BDNF濃度，

意謂著短期與長期之阻力運動皆可能提升BDNF。

慢性有氧(長期的有氧訓練介入)

1. 青年3~5週

Griffin等人（2011）以青年為主軸。

該研究採60%最大攝氧量的有氧健身運動為介入。

結果發現，經過三週之有氧運動介入後，參與者之最大攝氧量、

BDNF濃度，皆未發現有明顯的差異；然而經過五週介入後，

參與者之最大攝氧量與BDNF的濃度皆明顯增加。

• 長期之健身運動訓練對於需要倚賴海馬迴學習的認知作業

2. 老人6個月

Ruscheweyh等人（2011）探討六個月低與中強度之健身運動

對老年族群血清BDNF與情節記憶（episodic memory）之影響，

且進一步以結構性核磁共振檢測其大腦結構之變化。

其結果發現，慢性健身運動明顯改善情節記憶，

然其兩種強度健身運動相較下，未有明顯差異。

此外，BDNF之濃度亦提升，甚至前額與前扣帶皮質的灰質體積

明顯的增加，還有海馬迴的體積增加，

該結果意謂著以慢性健身運動的角度而言，

中低強度之健身運動對於認知、大腦，與特定記憶

皆有其正面效益，也可以減緩因老化而導致海馬迴體積的損失

總結：

• 以慢性健身運動而言，相對於年輕人可經五個星期之健身運動介入達到提升BDNF與記憶之效果。
• 老年人需經驗較長如六個月的有氧運動訓練後，方能明顯的增加BDNF。

論文來源

https://www.airitilibrary.com/Publication/alDetailedMesh?docid=15609251-201606-201606140021-201606140021-95-134