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为了跑马拉松,你的大脑可能在偷偷燃烧自己

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一场马拉松考验的可不只是肌肉——它还会将大脑推向代谢极限。最新研究表明,在极端的耐力运动中,大脑可能会燃烧自身的脂肪来获取能量,这揭示了大脑的适应能力有多么强大,同时也展现了大脑令人惊叹的一面。| 国家地理图片集
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卡洛斯·马图特(Carlos Matute)系紧跑鞋鞋带,准备开启一场长跑时,并未期待能有什么科学突破。

然而,随着脚步丈量过的里程不断增加,这位来自巴斯克大学(University of the Basque Country)的神经科学家,却被一个问题深深困扰:“当我们的能量储备消耗殆尽后,究竟是如何保持清醒意识,一步步坚持跑到终点线的?”

这份好奇心,最终引向了一个令人惊喜的答案。在近期发表于《自然·新陈代谢》(Nature Metabolism)杂志的一项研究中,马图特发现,髓磷脂——这种包裹在神经纤维外的脂肪绝缘层,在能量匮乏时,比如在马拉松这样的高强度耐力运动中,会成为大脑的“能量补给站”。

部分媒体将这一发现夸张地渲染为大脑“自噬”,但马图特解释道,真相远比这复杂,也更具研究价值。这一发现进一步证实,即便步入成年,大脑依然具备强大的适应与改变能力。

马拉松赛,大脑如何消耗脂肪?

在这项研究中,马图特及其团队利用核磁共振成像(MRI)技术,对10名业余跑步爱好者在马拉松比赛前后,以及赛后两周至两个月内的大脑进行了扫描。

结果显示,在马拉松赛后两天,100个被评估的脑区中,有12个区域的髓磷脂含量出现下降。这些受影响的脑区主要负责运动协调、感觉整合和情绪调节,都是跑步过程中频繁激活的区域。

不过,在马拉松赛后两个月,髓磷脂水平又恢复到了正常状态。研究团队排除了脱水因素对结果的影响,最终确认,大脑确实会将髓磷脂作为燃料。

马图特指出,髓磷脂主要由脂质构成,也被称为“脑脂肪”。“当血液中无法为大脑供应葡萄糖时,它就只能利用手头现有的‘资源’。”对于神经元而言,这“资源”就是髓磷脂。

值得注意的是,参与研究的跑步者年龄在45岁至73岁之间,这表明即便步入老年,大脑依然拥有出色的适应能力。

“没人能想到,在跑一场马拉松的时间里,大脑结构竟会发生如此快速的变化。”马图特感慨道。他认为,髓磷脂的短暂减少并不会引发明显的认知功能改变。在他看来,大脑日常或许也会利用髓磷脂供能,只是用量极微,难以察觉。唯有在马拉松这样的极端运动状态下,这种能量转化过程才会凸显出来。

不过,大家也无需为此感到担忧。马图特强调,这种变化只是暂时的,甚至可能对健康有益。“跑步锻炼的是全身机能,包括髓磷脂的新陈代谢。”

跑步如何重塑大脑?

长期以来,跑步与大脑健康之间的正向关联已得到广泛证实。跑步能够促进多巴胺、血清素和去甲肾上腺素等情绪调节物质的分泌,有助于缓解焦虑与抑郁情绪。

过去人们认为,“跑步者高潮”源自内啡肽,如今研究发现,它或许更多是由内源性大麻素——大脑中天然的类大麻物质所引发。

有氧运动还能促进海马体中新神经元的生成。海马体作为大脑中掌管记忆与学习的关键区域,这些新生神经元日积月累,能够有效预防认知能力衰退。

相较于普通跑步,关于马拉松运动对大脑影响的研究相对较少,但已有研究表明,上述积极效应同样适用于26英里的马拉松赛程。一项研究显示,马拉松跑者海马体的部分区域,明显大于健康对照组。

奥格斯堡大学(University of Augsburg)的医生阿斯特丽德·勒(Astrid Roeh)通过研究发现,在六个月的时间跨度内,马拉松跑者的抑郁症状明显少于久坐人群,且在马拉松赛后第二天,他们的情绪状态最佳。

在另一项研究中,勒利用脑电图(EEG)检测发现,马拉松跑步会引发大脑电活动的改变。与马图特关于髓磷脂的研究结论相似,这些变化同样是暂时性的。“脑电图模式的改变意味着,神经回路的运作与信号传递方式发生了变化。”她解释道。

这种大脑因外界经历而发生的自我重组,被称为神经可塑性。勒推测,规律的体育锻炼能够提升大脑的可塑性。“对于经常运动的人而言,像马拉松这样的高强度挑战,或许会产生更强,或者说更协调的神经可塑性效应。因为他们的身体已经做好准备,能够更高效地应对挑战。”

过度训练会怎样?

然而,并非所有大脑变化都能带来积极影响。迪肯大学(Deakin University)教授卢安娜·梅因(Luana Main)指出,马拉松运动员和耐力项目选手尤其容易患上过度训练综合征。

“许多耐力运动员依然秉持‘练得越多越好’的观念。”但在缺乏充足休息的情况下盲目增加训练量,尤其是在身体不适或压力较大时,会给身体带来沉重负担。

过度训练综合征不仅会导致运动损伤和竞技状态下滑,而且恢复过程可能长达数月甚至数年。同时,它还会对大脑产生负面影响。“在运动表现下降之前,情绪状态的改变往往是最早出现的信号。”梅因说道。过度训练的运动员通常会表现出情绪烦躁、身心俱疲的状态,对生活也提不起兴致。

梅因及其团队在一篇综述中指出,当运动员训练过度时,认知功能,尤其是反应速度会受到明显影响。而认知能力的下降,又会进一步增加运动员失误和受伤的风险。

关注这些认知层面的变化至关重要。梅因团队在另一篇研究综述中发现,相较于心率、耗氧量等客观指标,情绪状态、压力感知等主观指标对训练负荷变化更为敏感。运动员可以通过在线游戏监测反应速度,或者坚持每日记录情绪状态,以此判断自己是否训练过度。

想要避免过度训练,关键在于将充足的休息和恢复时间纳入训练计划。梅因强调,虽然存在风险,但绝不能因此放弃运动,因为运动带来的益处远超潜在风险。

不过,对于那些训练量极大的人群,“更多并不总是意味着更好”,有时候,“少即是多”。马图特对此深表认同。“对于那些纠结‘我该不该停止跑步’的人,我的建议是:‘永远别放弃,只要训练方法得当就行。’”


撰文:Teal Burrell
编译:Arvin
校对:钱思琦
版式设计:钱思琦

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