摘" 要" 運(yùn)動(dòng)可以提升機(jī)體腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Brain derived neurotrophic factor， BDNF）水平， 而B(niǎo)DNF又與認(rèn)知表現(xiàn)密切相關(guān)。由此引出一個(gè)問(wèn)題， BDNF是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制嗎？根據(jù)來(lái)自動(dòng)物模型和人體的生物學(xué)機(jī)理及部分實(shí)驗(yàn)研究證據(jù)推論， 運(yùn)動(dòng)確可通過(guò)增加機(jī)體BDNF水平提高認(rèn)知功能。然而， 也有人體研究得出不一致結(jié)論， 如運(yùn)動(dòng)未能引起B(yǎng)DNF的相應(yīng)增加， 或者運(yùn)動(dòng)后認(rèn)知表現(xiàn)與BDNF的變化步調(diào)不一致等。值得注意的是， 前人研究結(jié)論均為間接推導(dǎo)， 尚未深入探討B(tài)DNF與認(rèn)知表現(xiàn)隨運(yùn)動(dòng)變化的時(shí)間進(jìn)程， 且BDNF的諸多影響因素削弱了眾研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性， 阻礙了理論的發(fā)展和BDNF的實(shí)踐應(yīng)用。因此， 通過(guò)整理和分析相關(guān)證據(jù)與挑戰(zhàn)， 未來(lái)研究需進(jìn)一步明確研究主題， 設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹薪閷?shí)驗(yàn)、開(kāi)展中介效應(yīng)的元分析， 嚴(yán)格控制運(yùn)動(dòng)方案、被試人群、測(cè)量手段等額外變量的影響， 細(xì)化潛在調(diào)節(jié)效應(yīng)測(cè)試， 進(jìn)而檢驗(yàn)BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知過(guò)程中的介導(dǎo)作用， 揭示運(yùn)動(dòng)通過(guò)BDNF促進(jìn)認(rèn)知的量效關(guān)系， 探究BDNF與不同認(rèn)知功能增益的背后作用機(jī)制。這將為運(yùn)動(dòng)認(rèn)知效益的生物學(xué)機(jī)制研究提供理論指導(dǎo)和有效補(bǔ)充， 為運(yùn)動(dòng)實(shí)踐帶來(lái)新視角， 助力健康中國(guó)建設(shè)。

關(guān)鍵詞" BDNF， 運(yùn)動(dòng)， 認(rèn)知

分類號(hào)" B845

1" 引言

運(yùn)動(dòng)對(duì)國(guó)民健康的益處已受到大量關(guān)注， 研究發(fā)現(xiàn)， 運(yùn)動(dòng)不僅有益身體健康， 還對(duì)心理健康、認(rèn)知功能等大有助益（Liu et al.， 2019）。認(rèn)知功能是人腦將接收到的外界信息經(jīng)過(guò)加工處理轉(zhuǎn)換成內(nèi)在心理活動(dòng)， 從而獲取或應(yīng)用知識(shí)的過(guò)程， 關(guān)系著日常生活的方方面面。探究運(yùn)動(dòng)改善認(rèn)知的具體機(jī)制有助于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)效益的最大化， 在過(guò)去幾十年已取得了一些進(jìn)展。證據(jù)表明， 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及其受體相關(guān)的細(xì)胞分子機(jī)制在運(yùn)動(dòng)對(duì)腦功能的改善中發(fā)揮著關(guān)鍵作用（Campos et al.， 2016; 夏海碩 等， 2018）。其中， 神經(jīng)生長(zhǎng)因子（Nerve growth factor， NGF）、膠質(zhì)細(xì)胞系源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Glial cell line-derived neurotrophic factor， GDNF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子（Insulin-like growth factor， IGF）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（Vascular endothelial growth factor， VEGF）等被證明是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)血管生成、神經(jīng)發(fā)生和突觸發(fā)生進(jìn)而改善腦功能的可能介質(zhì)， 但主要在動(dòng)物研究中發(fā)現(xiàn)， 在人體研究中的結(jié)果較少且相當(dāng)不一致（Campos et al.， 2016）。腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Brain derived neurotrophic factor， BDNF）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中含量最豐富、分布最廣的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子家族成員。自20世紀(jì)80年代首次被發(fā)現(xiàn)以來(lái)（Barde et al.， 1982）， 由于其獨(dú)特的分子特性， BDNF逐漸得到了科學(xué)界的深入研究和廣泛認(rèn)可， 是迄今為止被最為廣泛研究和證實(shí)的與運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的神經(jīng)生物學(xué)效應(yīng)相關(guān)的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Hamilton amp; Rhodes， 2015）。

BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的作用機(jī)理已有大量研究探討。運(yùn)動(dòng)一方面直接引起中樞和外周BDNF表達(dá)的增加， 如刺激腦內(nèi)神經(jīng)元、外周血單核細(xì)胞、血管內(nèi)皮組織等產(chǎn)生和釋放BDNF， 引起腦血流和循環(huán)血液中BDNF的增加（Wang et al.， 2022; Jaberi amp; Fahnestock， 2023）。另一方面， 運(yùn)動(dòng)以血液為介質(zhì)間接上調(diào)腦內(nèi)BDNF。如骨骼肌收縮產(chǎn)生的骨骼肌因子鳶尾素（Irisin）、組織蛋白酶B （Cathepsin B， CTSB）可入血進(jìn)入腦內(nèi)刺激BDNF產(chǎn)生; 無(wú)氧代謝產(chǎn)生的乳酸可入血穿過(guò)血腦屏障， 通過(guò)增強(qiáng)腦內(nèi)神經(jīng)元NMDA谷氨酸受體活性、結(jié)合不同g蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）啟動(dòng)的信號(hào)級(jí)聯(lián)以及沉默信息調(diào)節(jié)劑1（SIRT1）， 進(jìn)而激活PGC1α/ FNDC5/BDNF通路， 上調(diào)腦內(nèi)BDNF表達(dá)（El Hayek et al.， 2019; Müller et al.， 2020）; 脂肪酸代謝產(chǎn)物β-羥丁酸通過(guò)抑制HDAC2/3引起組蛋白H3乙?；缴?， 促進(jìn)腦內(nèi)BDNF mRNA轉(zhuǎn)錄（Sleiman et al.， 2016）。此外， 運(yùn)動(dòng)引發(fā)的高溫可提高血?腦屏障通透性和血液流速， 促進(jìn)生物因子在腦內(nèi)及全身的運(yùn)輸， 進(jìn)而加快腦內(nèi)BDNF含量的提高效率（Fernández-Rodríguez et al.， 2022）。運(yùn)動(dòng)上調(diào)的BDNF， 一方面可與高親和力的TrkB受體結(jié)合， 激活細(xì)胞內(nèi)磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B （Phosphatid ylinositide-3 kinases/ Protein kinase B， PI3K/Akt）、絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen- activated protein kinase， MAPK）以及磷脂酶Cγ （Phospholipase C-γ， PLC-γ）等重要信號(hào)通路， 進(jìn)而促進(jìn)中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)中新生神經(jīng)元和突觸的增殖分化。另一方面， BDNF/TrkB信號(hào)誘導(dǎo)谷氨酸能突觸連接的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用（Long-term potentiation， LTP）和新突觸棘的生長(zhǎng)， 在現(xiàn)有突觸中形成新的記憶痕跡（Edelmann et al.， 2015）; 并助益LTP和記憶形成依賴的蛋白質(zhì)的合成; 將新生神經(jīng)元納入神經(jīng)回路， 形成記憶體（Müller et al.， 2020）， 對(duì)驅(qū)動(dòng)記憶的形成、鞏固和恢復(fù)至關(guān)重要（Miranda et al.， 2019; 于濤， 2020）。綜上， 理論上運(yùn)動(dòng)可增加機(jī)體BDNF水平， 進(jìn)而調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性， 促進(jìn)學(xué)習(xí)與記憶等多種高級(jí)認(rèn)知功能（Vecchio et al.， 2018; Miranda et al.， 2019; Wheeler et al.， 2020; 滿曉霞， 魏高峽， 2021）。但是科學(xué)理論還需要實(shí)證研究去檢驗(yàn)， 且上述機(jī)理由運(yùn)動(dòng)上調(diào)BDNF、BDNF促進(jìn)認(rèn)知兩兩間接推導(dǎo)， 還需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹薪樾в玫恼{(diào)查或?qū)嶒?yàn)來(lái)補(bǔ)充證明。

可喜的是， 這一理論已在大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及部分人體實(shí)驗(yàn)中得以驗(yàn)證。隨著年齡增長(zhǎng)， 機(jī)體

海馬體積減小， 伴隨著腦神經(jīng)元、突觸連接減少、學(xué)習(xí)和記憶能力下降， 這些被發(fā)現(xiàn)在一定程度上可以通過(guò)補(bǔ)充BDNF得到緩解， 且腦內(nèi)BDNF的高表達(dá)與認(rèn)知能力下降更慢相關(guān)， 進(jìn)一步說(shuō)明了BDNF與認(rèn)知功能的密切關(guān)聯(lián)（Buchman et al.， 2016）。此外， Zhou等（2022）通過(guò)元分析研究發(fā)現(xiàn)， 與不運(yùn)動(dòng)對(duì)照組相比， 有氧訓(xùn)練、高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練、多模式訓(xùn)練、抗阻訓(xùn)練和有氧聯(lián)合抗阻訓(xùn)練都能顯著提高健康或非健康人群的血清BDNF水平， 證實(shí)了不同類型運(yùn)動(dòng)上調(diào)人體BDNF水平的有效性?？梢?jiàn)， BDNF與認(rèn)知表現(xiàn)密切相關(guān)， 運(yùn)動(dòng)又可以提高機(jī)體BDNF水平， 因而可以合理假設(shè)BDNF是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制之一。但是， 也有一些研究結(jié)果顯示， BDNF并不能介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知效益。例如， Rond?o等（2022）研究發(fā)現(xiàn)， 運(yùn)動(dòng)后老年人BDNF水平下降， 說(shuō)明運(yùn)動(dòng)不能穩(wěn)定地增加機(jī)體BDNF; Etnier等（2016）發(fā)現(xiàn)， 單次運(yùn)動(dòng)后不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度組BDNF水平均立即顯著增加， 隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加， BDNF的變化在組間沒(méi)有顯著差異， 而長(zhǎng)時(shí)記憶卻在最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后被觀察到最大益處， 這表明BDNF和記憶之間沒(méi)有顯著關(guān)聯(lián)， 運(yùn)動(dòng)后認(rèn)知表現(xiàn)和BDNF水平的變化可能不完全同步。諸如此類的不一致結(jié)果使得BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制這一理論假設(shè)受到了挑戰(zhàn)， 為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知領(lǐng)域的理論機(jī)制研究帶來(lái)了考驗(yàn)， 也為BDNF在實(shí)證研究中的應(yīng)用制造了阻礙， 因此， 需要進(jìn)行梳理、呈現(xiàn)和思考。

綜上， 本文將探討B(tài)DNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制的證據(jù)與挑戰(zhàn)， 試圖厘清影響B(tài)DNF標(biāo)志運(yùn)動(dòng)認(rèn)知效益的準(zhǔn)確性的因素， 以期回應(yīng)BDNF能否及如何介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)過(guò)程。進(jìn)而， 在理論上， 為運(yùn)動(dòng)認(rèn)知效益的生物學(xué)機(jī)制研究提供有效補(bǔ)充， 為BDNF作為運(yùn)動(dòng)效果的生物標(biāo)志物提供科學(xué)依據(jù); 在實(shí)踐中， 促進(jìn)BDNF作為運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知效益的客觀指標(biāo)在研究中的應(yīng)用， 為科學(xué)運(yùn)動(dòng)處方的制定提供理論指導(dǎo)。同時(shí)， BDNF改善認(rèn)知的機(jī)制還為神經(jīng)退行性疾病的藥物研發(fā)提供新思路（Banerjee amp; Shenoy， 2023）。期望本文為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知效益的機(jī)理和實(shí)踐提供新的視角， 進(jìn)而助力體育強(qiáng)國(guó)、健康中國(guó)建設(shè)。

2" BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知生物學(xué)機(jī)制的證據(jù)

BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的作用已在很多前人以動(dòng)物或人為被試的實(shí)驗(yàn)研究中得到驗(yàn)證， 為該理論假設(shè)的成立提供了一些證據(jù)支撐。

2.1" 以動(dòng)物為被試的實(shí)證證據(jù)

來(lái)自動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的證據(jù)主要是對(duì)單次及長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)后， 動(dòng)物腦內(nèi)BDNF水平和認(rèn)知能力變化的測(cè)量情況， 以及運(yùn)動(dòng)后阻斷BDNF信號(hào)或直接給予BDNF對(duì)動(dòng)物認(rèn)知能力的影響。

首先， 無(wú)論單次還是長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)后， 動(dòng)物體內(nèi)BDNF均會(huì)增加， 認(rèn)知表現(xiàn)也相應(yīng)提升。例如， 研究發(fā)現(xiàn)單次低強(qiáng)度有氧跑步運(yùn)動(dòng)已經(jīng)可以大幅增加小鼠大腦皮層和海馬的BDNF mRNA及蛋白質(zhì)水平， 并提升其Morris水迷宮任務(wù)表現(xiàn)， 其中學(xué)習(xí)速度最快、記憶力最好的小鼠BDNF mRNA表達(dá)水平也最高。Müller等（2020）研究表明， 休息時(shí)乳酸輸注可以增加小鼠外周和中樞的BDNF水平， 模擬了人類無(wú)氧運(yùn)動(dòng)中骨骼肌乳酸分泌的情況。可見(jiàn)， 單次低強(qiáng)度的有氧或無(wú)氧運(yùn)動(dòng)均可改善小鼠腦內(nèi)BDNF水平及其學(xué)習(xí)與記憶能力， 這為BDNF作為單次運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制提供了證據(jù)。Seifert等（2010）在長(zhǎng)期研究中發(fā)現(xiàn)， 持續(xù)5周的跑步機(jī)訓(xùn)練能使小鼠靜息狀態(tài)下的海馬BDNF mRNA水平比未訓(xùn)練組高出38%， 而大腦皮層BDNF mRNA水平與未訓(xùn)練組相當(dāng)?？梢?jiàn)， 長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)可顯著提高動(dòng)物的靜息BDNF水平， 其中在海馬效益更佳， 這似乎可以解釋與之伴隨的記憶能力改善。

其次， 運(yùn)動(dòng)后阻斷BDNF信號(hào)， 會(huì)削弱認(rèn)知功能的提升。運(yùn)動(dòng)干預(yù)期間， 用Cre重組酶靶向敲除BDNF基因， 或用特異性免疫粘附素嵌合體（TrkB-IgG）阻斷運(yùn)動(dòng)組小鼠海馬中BDNF信號(hào)后， 均發(fā)現(xiàn)原本隨運(yùn)動(dòng)提高的學(xué)習(xí)和記憶能力又降回到久坐水平， 甚至長(zhǎng)期記憶（Long-term Memory， LTM）也出現(xiàn)損傷。這表明， 抑制BDNF作用可以阻斷運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能的益處。此外， 有研究發(fā)現(xiàn)直接給予動(dòng)物BDNF可以有效改善其認(rèn)知表現(xiàn)。例如， Buchman等（2016）和Damirchi等（2018）分別在老年嚙齒動(dòng)物和靈長(zhǎng)類動(dòng)物中給予BDNF， 發(fā)現(xiàn)可以逆轉(zhuǎn)神經(jīng)元的萎縮， 增加突觸數(shù)量， 導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)生， 衰老伴隨的認(rèn)知和記憶水平下降得到了緩解。這也為運(yùn)動(dòng)通過(guò)上調(diào)BDNF進(jìn)而改善認(rèn)知的理論假設(shè)補(bǔ)充了有力證據(jù)。

綜上， 動(dòng)物研究中的數(shù)據(jù)表明， 單次和長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)均可顯著提高小鼠BDNF水平， 同時(shí)提高其學(xué)習(xí)與記憶表現(xiàn)， 阻斷BDNF信號(hào)會(huì)削弱運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知效益， 給予BDNF又可改善其認(rèn)知表現(xiàn)， 運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知的促進(jìn)與BDNF息息相關(guān)。這似乎可以證明， BDNF是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制。然而， 在以人為被試的實(shí)驗(yàn)中， 結(jié)果卻存在矛盾， 一些研究驗(yàn)證并支持這一假設(shè)， 一些研究則得出不一致的結(jié)論， 下文我們將具體討論。

2.2" 以人為被試的實(shí)證證據(jù)

對(duì)人類參與者進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中， BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的作用也已在不同類型的運(yùn)動(dòng)、不同年齡的被試人群中得到驗(yàn)證， 諸多研究中還發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)劑量對(duì)BDNF水平及認(rèn)知變化的相似影響。

首先， 不同類型的運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)的效益已在不同年齡人群中得到檢驗(yàn)。例如， Zhou等（2022）通過(guò)元分析發(fā)現(xiàn)， 與不運(yùn)動(dòng)相比， 有氧訓(xùn)練、高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練、多模式訓(xùn)練、抗阻訓(xùn)練和有氧聯(lián)合抗阻訓(xùn)練都能顯著提高健康和非健康人群的血清BDNF水平。Dinoff等（2017）通過(guò)元分析也得出， 有氧訓(xùn)練和抗阻訓(xùn)練在單次運(yùn)動(dòng)后都能顯著增加外周血液中BDNF含量。Inoue等（2020）發(fā)現(xiàn)單次中等強(qiáng)度連續(xù)訓(xùn)練和高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練均能顯著增加BDNF水平和執(zhí)行功能表現(xiàn)。Casta?o （2022）等則得出， 相比傳統(tǒng)抗阻訓(xùn)練， 抗阻結(jié)合認(rèn)知訓(xùn)練更能顯著改善老年人認(rèn)知功能和BDNF水平。此外， 疊杯子（Yang et al.， 2022）等精細(xì)運(yùn)動(dòng)， 易筋經(jīng)（劉瑾彥 等， 2018）、太極拳（Park et al.， 2023）、八段錦（張曉羽， 趙海濱， 2024）等大肌肉運(yùn)動(dòng)都可以顯著提高外周BDNF水平， 促進(jìn)認(rèn)知表現(xiàn)， 且認(rèn)知得分與BDNF水平正相關(guān)。運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF和認(rèn)知的效益也已在青少年（De Azevedo et al.， 2020）、成年人（Fernández-Rodríguez et al.， 2022）、老年人（Sungkarat et al.， 2018; Setayesh et al.， 2023）群體中都得到顯現(xiàn)?？梢?jiàn)， 上述不同運(yùn)動(dòng)類型對(duì)BDNF和認(rèn)知的效益均可以在不同年齡群體中實(shí)現(xiàn)。

其次， 單次運(yùn)動(dòng)后機(jī)體BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)均能出現(xiàn)短暫的顯著提升， 而長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)后， BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)的提升能持續(xù)存在一段時(shí)間， 且呈現(xiàn)一定的同步性。例如， Hwang等（2016）研究發(fā)現(xiàn)， 相比不運(yùn)動(dòng)對(duì)照組， 20 min的急性高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)即可使年輕被試的外周BDNF水平、抑制控制和認(rèn)知靈活性表現(xiàn)顯著提高， 且BDNF濃度與認(rèn)知靈活性（TMT Part-B分?jǐn)?shù)）在運(yùn)動(dòng)前后的變化顯著相關(guān)， 但BDNF在運(yùn)動(dòng)結(jié)束30 min后就回到了基線水平。與之一致， Marinus等（2019）的元分析也發(fā)現(xiàn)， 單次運(yùn)動(dòng)能引起外周血液中BDNF濃度的短暫增加， 而長(zhǎng)期規(guī)律的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練被發(fā)現(xiàn)可以顯著提高靜息狀態(tài)的BDNF水平， 且停止訓(xùn)練一段時(shí)間后效果依然存在。Huang等（2021）通過(guò)元分析進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)， 單次和長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)都可以使阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease， AD）或輕度認(rèn)知障礙（mild cognitive impairment， MCI）等認(rèn)知癥患者的外周BDNF水平提高45%， 16周以上或更長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的干預(yù)可引起B(yǎng)DNF水平的更高增長(zhǎng)。可見(jiàn)， 單次和長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)均可上調(diào)機(jī)體BDNF水平和認(rèn)知表現(xiàn)， 且兩者密切相關(guān)， 而長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)的積極作用可能更佳且能維持更久。

再者， 運(yùn)動(dòng)與認(rèn)知表現(xiàn)促進(jìn)和BDNF水平提升的量效關(guān)系存在一定相似之處。行為學(xué)和腦科學(xué)證據(jù)顯示， 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與認(rèn)知表現(xiàn)呈倒U型關(guān)系。一定范圍內(nèi)， 隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加， 認(rèn)知表現(xiàn)也增加， 而運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過(guò)高則會(huì)損害認(rèn)知表現(xiàn)。與之一致， Fernández-Rodríguez等（2022）通過(guò)元分析發(fā)現(xiàn)， 高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)比低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF增加更有效， 即隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加， BDNF濃度的提升效果也更佳。而依據(jù)動(dòng)物研究結(jié)果， 隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度持續(xù)升高， BDNF水平不會(huì)無(wú)限升高。即運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)BDNF的促進(jìn)可能也存在一個(gè)適中的最佳劑量?？梢?jiàn)， 認(rèn)知表現(xiàn)與BDNF水平隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的變化情況可能均符合倒U型曲線關(guān)系。此外， Dinoff等（2017）的元分析關(guān)注到運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間的影響， 持續(xù)時(shí)間超過(guò)30 min的身體活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生更多的BDNF。Marinus等（2019）通過(guò)元分析得出， 在有氧運(yùn)動(dòng)中， 為了增加外周血液中BDNF濃度， 應(yīng)該達(dá)到足夠的運(yùn)動(dòng)時(shí)間/運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度; 力量訓(xùn)練中， 為誘發(fā)長(zhǎng)時(shí)間的肌肉緊張和BDNF生成， 達(dá)到足夠的阻力和重復(fù)次數(shù)也很重要。而Rodríguez‐ Gutiérrez等（2023）的元分析卻表明， 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練是急性增加成人外周血BDNF水平的最佳訓(xùn)練方式?？梢?jiàn)， 足夠的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間似乎能誘發(fā)BDNF的更高增長(zhǎng)， 但其最佳劑量和在不同運(yùn)動(dòng)形式中的聯(lián)合作用機(jī)制還未明確， 當(dāng)前對(duì)提高BDNF的最佳運(yùn)動(dòng)形式、持續(xù)時(shí)間、頻率、強(qiáng)度方面的研究還有待進(jìn)一步深入。

單次和長(zhǎng)期不同類型的運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF水平和認(rèn)知表現(xiàn)的促進(jìn)作用已在青少年、成年、老年人中得到顯現(xiàn)， 且認(rèn)知表現(xiàn)的提升和BDNF的變化相關(guān)， 均與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度呈倒U型曲線關(guān)系?？偟膩?lái)說(shuō)， 與Loprinzi （2019）的系統(tǒng)綜述結(jié)果一致， 動(dòng)物模型中BDNF在運(yùn)動(dòng)?認(rèn)知中的介導(dǎo)作用已得到證明， 而人類研究中仍有一些不一致結(jié)論。例如Qing等（2022）發(fā)現(xiàn)在促進(jìn)健康青年男性血清BDNF水平及認(rèn)知功能方面， 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練20 min比30 min更有效， 質(zhì)疑了運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF和認(rèn)知的正向效益， 阻礙了理論的發(fā)展。

造成動(dòng)物模型和人類研究結(jié)果差異的可能原因眾多。首先， 由于生理遺傳、后天環(huán)境和實(shí)驗(yàn)中干預(yù)及測(cè)試方案的差異， 動(dòng)物模型無(wú)法完全反映人類的情況。例如， 當(dāng)前有關(guān)BDNF的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中， 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基因同源性高、飼養(yǎng)環(huán)境高度一致、運(yùn)動(dòng)干預(yù)類型單一（多為有氧跑步運(yùn)動(dòng)）、對(duì)認(rèn)知功能的測(cè)試方法單一（多通過(guò)水迷宮任務(wù)、物體識(shí)別等）; 然而， 人類實(shí)驗(yàn)中， 人類參與者基因差異大、生活環(huán)境豐富性高、運(yùn)動(dòng)干預(yù)手段多樣、對(duì)認(rèn)知功能的測(cè)試方式多樣， 且BDNF還受到如社會(huì)交往、壓力、營(yíng)養(yǎng)等諸多額外因素的影響， 使得人類實(shí)驗(yàn)中的額外變量更多， 可能導(dǎo)致其不確定性增加。再者， 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中， 大多數(shù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在樣本隨機(jī)分組、多假設(shè)調(diào)整測(cè)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果盲選評(píng)估等方面存在缺陷， 且出于倫理和經(jīng)費(fèi)的考慮， 研究者們往往會(huì)盡可能少用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物， 也就是說(shuō)樣本規(guī)模會(huì)盡可能小， 這也可能導(dǎo)致結(jié)果的偏差。諸如上述原因， 即使是高質(zhì)量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究， 轉(zhuǎn)化為人類臨床應(yīng)用的比例也很低。

因此， 學(xué)界對(duì)于將BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制這一結(jié)論還需持謹(jǐn)慎態(tài)度， 其背后機(jī)制有必要加以梳理。這也提示我們， 未來(lái)就BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的作用還應(yīng)以人為被試展開(kāi)大量實(shí)驗(yàn)， 嚴(yán)格控制額外變量， 以得到可供參考和比較的實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 進(jìn)一步探明各影響因素的相互作用機(jī)理。

3" 對(duì)運(yùn)動(dòng)?BDNF?認(rèn)知間關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)

如上文所述， BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制已有一定的理論依據(jù)和實(shí)證證據(jù)作為支撐。但是， 要想闡釋清楚BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知過(guò)程中的中介作用， 從運(yùn)動(dòng)到BDNF， 從BDNF到認(rèn)知， 還需滿足幾個(gè)條件：第一， 運(yùn)動(dòng)能穩(wěn)定地提升機(jī)體BDNF水平; 第二， 運(yùn)動(dòng)后BDNF的提升與認(rèn)知表現(xiàn)的提升相對(duì)應(yīng)。然而， 一些人體研究中發(fā)現(xiàn)， 這些條件并非始終成立。有時(shí)運(yùn)動(dòng)后BDNF水平?jīng)]有如預(yù)期升高; 有時(shí)運(yùn)動(dòng)后BDNF升高了， 認(rèn)知表現(xiàn)卻沒(méi)有發(fā)生相應(yīng)的改善。這些結(jié)果使得BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制這一理論假設(shè)受到了挑戰(zhàn)， 下文將進(jìn)一步探討。

3.1" 對(duì)運(yùn)動(dòng)與BDNF表達(dá)間關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)

盡管在動(dòng)物（特別是小鼠）中進(jìn)行的研究顯示， 不同運(yùn)動(dòng)模式下BDNF的增加是相當(dāng)一致的， 而在人類研究中， 存在一些人群BDNF不隨運(yùn)動(dòng)增加、一些運(yùn)動(dòng)后BDNF未如預(yù)期增加的情況。這些結(jié)果挑戰(zhàn)了BDNF表達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)的依賴性。

首先， 在一些特定人群中， 運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF水平的促進(jìn)作用并非穩(wěn)定存在。例如， Damirchi等（2018）對(duì)久坐MCI老年女性的研究中， 運(yùn)動(dòng)組的后測(cè)BDNF水平?jīng)]有如認(rèn)知訓(xùn)練組和運(yùn)動(dòng)認(rèn)知結(jié)合訓(xùn)練組一樣顯著升高， 甚至還有所降低。這表明， 對(duì)于這一特定人群（被診斷為MCI的老年女性）， 認(rèn)知訓(xùn)練可能比運(yùn)動(dòng)更能有效提升BDNF水平。Rond?o等（2022）研究發(fā)現(xiàn)， 無(wú)論運(yùn)動(dòng)與否， MCI老年人24周后BDNF均有所下降， 但運(yùn)動(dòng)組下降更少， 產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能是年齡的負(fù)向影響超過(guò)了運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的積極效應(yīng)。這提示我們， 久坐、年老和認(rèn)知受損都可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)體BDNF水平較少受到運(yùn)動(dòng)的影響， 或是在這些人群中較難觀察到BDNF在運(yùn)動(dòng)后的顯著變化， BDNF或難以標(biāo)志這些人群運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知效益， 但還需要更多證據(jù)來(lái)探明。

其次， 不同形式的運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF的促進(jìn)作用不一致， 且并不總是有效。例如， Marinus等（2019）通過(guò)元分析發(fā)現(xiàn)， 抗阻訓(xùn)練和有氧抗阻聯(lián)合訓(xùn)練是提高老年人外周血液中BDNF濃度的有效方法， 而有氧訓(xùn)練并沒(méi)有顯著地引起這種反應(yīng)。與之相反， Huang等（2021）的元分析表明常規(guī)有氧運(yùn)動(dòng)比抗阻運(yùn)動(dòng)和有氧抗阻聯(lián)合訓(xùn)練更能顯著提高BDNF水平?？梢?jiàn)， 不同運(yùn)動(dòng)形式對(duì)BDNF的促進(jìn)作用有差異， 但當(dāng)前研究還未得出一致結(jié)論， 其原因可能是不同運(yùn)動(dòng)形式致使BDNF含量升高的機(jī)制有所不同， 在不同人群中與運(yùn)動(dòng)其他特征聯(lián)合作用下產(chǎn)生了不同的效果， 有待進(jìn)一步探究。Goda等（2013）和Nofuji等（2008）分別對(duì)日本成年男性和女性的研究發(fā)現(xiàn)， 中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)前后個(gè)體血清BDNF水平?jīng)]有顯著變化， 與不運(yùn)動(dòng)組無(wú)顯著差異。經(jīng)分析， 這一方面可能是由于慢性壓力會(huì)抑制個(gè)體海馬BDNF的表達(dá)（Miranda et al.， 2019）， 這一點(diǎn)在動(dòng)物研究中已被證實(shí); 另一方面表明， 有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練并不總是能增加個(gè)體BDNF水平。Castells-Sánchez等（2022）研究發(fā)現(xiàn)， 12周有氧運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知訓(xùn)練和運(yùn)動(dòng)認(rèn)知聯(lián)合訓(xùn)練前后， 被試BDNF水平在組內(nèi)和組間比較均不顯著， BDNF水平對(duì)各組的認(rèn)知增益沒(méi)有顯著的中介效應(yīng)。這挑戰(zhàn)了BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中介導(dǎo)作用的存在， 也提示我們， 不同運(yùn)動(dòng)形式和劑量對(duì)BDNF的影響及差異還有待進(jìn)一步闡明。

綜上， 久坐的生活方式、壓力、認(rèn)知障礙等腦部疾病、年老帶來(lái)的腦部退行均可能導(dǎo)致相關(guān)人群外周BDNF水平受運(yùn)動(dòng)干預(yù)的影響較不突出， BDNF的釋放可能對(duì)部分運(yùn)動(dòng)形式不敏感， 未達(dá)到一定劑量的運(yùn)動(dòng)也不能引起個(gè)體BDNF水平的升高。因此， BDNF水平隨運(yùn)動(dòng)增加的效果不穩(wěn)定， 使得運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF水平的促進(jìn)作用受到挑戰(zhàn)。這提示我們， 若有其他因素比運(yùn)動(dòng)更能影響B(tài)DNF水平， 那么BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物機(jī)制的可信度將大大降低。由于人體BDNF水平的影響因素較多， 如同類研究中運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式廣泛、BDNF水平的測(cè)量手段多樣、被試人群的異質(zhì)性高等， 均會(huì)影響到運(yùn)動(dòng)后BDNF水平的變化情況， 降低研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性， 降低各項(xiàng)相關(guān)研究的可比性。因此， 在今后相關(guān)研究中， 應(yīng)嚴(yán)格控制這些額外變量的影響， 以更加科學(xué)有效地揭示運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF水平的促進(jìn)作用。

3.2" 對(duì)運(yùn)動(dòng)后BDNF表達(dá)與認(rèn)知表現(xiàn)間關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)

研究表明， 定期進(jìn)行鍛煉對(duì)大腦健康有許多積極影響。單次劇烈運(yùn)動(dòng)可短暫改善認(rèn)知功能， 而長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提升大腦的可塑性， 長(zhǎng)久地改善大腦功能， 且有助于避免神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生（Walsh amp; Tschakovsky ， 2018）。然而， 在運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中、不同認(rèn)知維度上， 運(yùn)動(dòng)對(duì)不同運(yùn)動(dòng)習(xí)慣人群認(rèn)知表現(xiàn)的提升并非始終與BDNF的變化相對(duì)應(yīng)。這挑戰(zhàn)了運(yùn)動(dòng)后BDNF表達(dá)與其認(rèn)知效益間的關(guān)聯(lián)。

首先， BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中的增減不一致， 達(dá)到頂峰、恢復(fù)基線的時(shí)間不同步。例如， Kovacevic等（2020）研究發(fā)現(xiàn)， 與適度持續(xù)運(yùn)動(dòng)組和伸展運(yùn)動(dòng)組相比， 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組的久坐老年人干預(yù)后獲得最佳記憶表現(xiàn)， 但各組BDNF水平均無(wú)顯著變化。Grégoire等（2019）發(fā)現(xiàn)8周的下半身力量聯(lián)合有氧訓(xùn)練、上半身力量聯(lián)合有氧訓(xùn)練、大肌肉運(yùn)動(dòng)都可以改善認(rèn)知功能， 各組認(rèn)知表現(xiàn)無(wú)顯著差異， 但大肌肉運(yùn)動(dòng)后血漿BDNF濃度的增加比有氧訓(xùn)練更大， BDNF濃度的變化與認(rèn)知表現(xiàn)之間沒(méi)有相關(guān)性?？梢?jiàn)， 運(yùn)動(dòng)后BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)的變化方向有時(shí)不一致， BDNF并非運(yùn)動(dòng)提升認(rèn)知表現(xiàn)的唯一機(jī)制， 一些情況下， 其他機(jī)制占據(jù)主導(dǎo)， 使得認(rèn)知表現(xiàn)在BDNF未提高時(shí)就有所提升， 諸如此類結(jié)果動(dòng)搖了BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的關(guān)鍵作用。另外， 一些研究發(fā)現(xiàn)， 單次運(yùn)動(dòng)后頸靜脈血液中BDNF濃度立即增加， 休息1 h后恢復(fù)到靜息水平。然而， Hwang等（2016）研究表明急性運(yùn)動(dòng)后認(rèn)知表現(xiàn)的最大影響主要在11～20 min內(nèi)觀察到， 也有元分析得出急性運(yùn)動(dòng)后20 min后評(píng)估認(rèn)知表現(xiàn)最能觀測(cè)到積極影響（Chang et al.， 2012）， 還有研究發(fā)現(xiàn)認(rèn)知功能的改善可以在運(yùn)動(dòng)后維持2 h （Basso et al.， 2015）。這表明， 認(rèn)知表現(xiàn)和BDNF隨急性運(yùn)動(dòng)變化的時(shí)間進(jìn)程可能不一致， 可能原因有：不同研究中BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)的測(cè)量時(shí)間不同步; 認(rèn)知表現(xiàn)測(cè)量方式有差異; BDNF樣本采集類型和位置帶來(lái)的誤差等。再者， 研究發(fā)現(xiàn)BDNF達(dá)到一定水平后不會(huì)繼續(xù)無(wú)限提高認(rèn)知能力， BDNF過(guò)表達(dá)甚至?xí)饘W(xué)習(xí)缺陷和短期記憶障礙（Cunha et al.， 2009）。這提示我們， 在對(duì)認(rèn)知的促進(jìn)中， BDNF并非多多益善， 能達(dá)到最佳認(rèn)知效益的BDNF濃度還有待探明。此類結(jié)果挑戰(zhàn)了運(yùn)動(dòng)中BDNF與認(rèn)知表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)， 也提示我們， BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)的測(cè)試方案可能是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要因素， 需在未來(lái)研究中予以關(guān)注。

其次， 運(yùn)動(dòng)對(duì)不同認(rèn)知維度的影響存在差異。同一運(yùn)動(dòng)方案對(duì)不同認(rèn)知能力影響不同， 不同運(yùn)動(dòng)方案對(duì)認(rèn)知功能不同維度的影響也有所不同。研究發(fā)現(xiàn)， 有氧運(yùn)動(dòng)、無(wú)氧運(yùn)動(dòng)對(duì)前額葉依賴性的抑制控制、工作記憶和認(rèn)知靈活性等執(zhí)行功能成分有正面影響（路毅， 鄧文沖， 2021）。相比之下， 太極拳、舞蹈等協(xié)調(diào)性要求較高的有氧運(yùn)動(dòng)， 還對(duì)老年人的語(yǔ)言流暢性、視覺(jué)表現(xiàn)以及學(xué)習(xí)能力有促進(jìn)作用， 并且中等強(qiáng)度效果最佳（Tao et al.， 2017）。不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)不同類型的記憶也有不同的影響， 有研究發(fā)現(xiàn)劇烈運(yùn)動(dòng)對(duì)短期記憶和工作記憶沒(méi)有好處， 但對(duì)長(zhǎng)期記憶有好處（Coles amp; Tomporowski， 2008）。造成此類結(jié)果的可能原因是不同類型和劑量的運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能的促進(jìn)機(jī)制有所不同， 對(duì)不同維度認(rèn)知功能的促進(jìn)作用也存在差異。這提示我們， 未來(lái)研究還需進(jìn)一步探明運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能不同維度的促進(jìn)作用機(jī)制， 及其劑量?效應(yīng)關(guān)系。

再者， 運(yùn)動(dòng)提升的BDNF與不同維度認(rèn)知能力的關(guān)系也存在差異。依據(jù)動(dòng)物模型中的發(fā)現(xiàn)， 運(yùn)動(dòng)后BDNF在機(jī)體內(nèi)主要產(chǎn)生和分布于海馬體， 大腦皮層次之。似乎可據(jù)此推斷：BDNF主要與海馬體和大腦皮層相關(guān)的學(xué)習(xí)、記憶等高級(jí)認(rèn)知功能有關(guān)， 與簡(jiǎn)單認(rèn)知維度則關(guān)系較弱。在以人為被試的研究中， Farrukh等（2023）通過(guò)元分析探討了運(yùn)動(dòng)療法對(duì)老年女性BDNF水平及認(rèn)知功能的影響， 發(fā)現(xiàn)所有研究中BDNF均有中度且顯著的改善， 當(dāng)觀察不同的認(rèn)知結(jié)果時(shí)， 只有精神運(yùn)動(dòng)速度和視覺(jué)注意力在鍛煉后有顯著改善， 而簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查表（Minimum Mental State Examination， MMSE）評(píng)分只有微小但不顯著的改善。這表明， 運(yùn)動(dòng)提升的BDNF并非和所有認(rèn)知功能都相關(guān)， 其背后原因可能是運(yùn)動(dòng)中BDNF在腦內(nèi)各部位含量的提高不均等， 使得不同腦區(qū)涉及的認(rèn)知維度的提升效果也參差不齊。為進(jìn)一步探究運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的BDNF與不同認(rèn)知維度的關(guān)系， 我們系統(tǒng)檢索了運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知、BDNF相關(guān)的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)研究， 結(jié)果在篩選得到的45篇文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)， 執(zhí)行功能和記憶作為結(jié)果指標(biāo)分別出現(xiàn)了25次和20次， 整體認(rèn)知功能出現(xiàn)了10次， 其余子維度則研究較少。運(yùn)動(dòng)前后， 機(jī)體執(zhí)行功能與BDNF濃度的一致提升在18/25的研究中得以驗(yàn)證， 記憶與BDNF的一致提升在11/20的研究中得以驗(yàn)證， 而支持BDNF介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)整體認(rèn)知功能、注意和語(yǔ)言能力的研究分別有4篇、2篇、2篇。Komulainen等（2008）提出BDNF水平的降低與老年人認(rèn)知能力的下降有關(guān)， 尤其是在記憶方面， 而不是在執(zhí)行功能方面。然而， de Assis和de Almondes （2017）系統(tǒng)綜述發(fā)現(xiàn)老年人長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)后BDNF水平和執(zhí)行功能均能提升， 肯定了運(yùn)動(dòng)提升執(zhí)行功能背后BDNF所起到的重要作用。由此可見(jiàn)， 現(xiàn)有研究中， 執(zhí)行和記憶是目前被研究和證實(shí)最多的與BDNF相關(guān)的認(rèn)知維度， 但還有將近一半研究不支持BDNF在其中的作用。依據(jù)現(xiàn)有研究的數(shù)量和質(zhì)量， 還不足以分別論證BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)不同維度認(rèn)知功能中的作用并進(jìn)行比較。再者， 元分析證據(jù)表明， 認(rèn)知任務(wù)類型會(huì)調(diào)節(jié)急性和長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知效益的影響（Lambourne amp; Tomporowski， 2010）， 運(yùn)動(dòng)對(duì)測(cè)量執(zhí)行功能的任務(wù)的影響明顯大于任何其他類別的認(rèn)知任務(wù)（Chang et al.， 2012）， 這提示我們， 研究中認(rèn)知測(cè)試的任務(wù)選擇可能會(huì)造成研究結(jié)果的差異， 未來(lái)研究還需進(jìn)一步關(guān)注和探究BDNF與不同認(rèn)知維度的關(guān)聯(lián)機(jī)制， 并探明運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的BDNF作用于不同認(rèn)知維度的機(jī)理。

此外， 在具有不同運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的人群中， 靜息BDNF水平有時(shí)不與堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的時(shí)長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)， 有時(shí)不與認(rèn)知表現(xiàn)相對(duì)應(yīng)。例如， Oztasyonar （2016）發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員的靜息血液BDNF水平高于久坐不動(dòng)的人， 這與長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)引起認(rèn)知功能提高相符。但Nofuji等（2008）發(fā)現(xiàn)， 與久坐不動(dòng)的人相比， 長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)的男性血清BDNF水平較低， 且與每日總能量消耗、運(yùn)動(dòng)相關(guān)能量消耗和步行次數(shù)呈負(fù)相關(guān)。這質(zhì)疑了長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF水平的促進(jìn)作用。另外， Babaei等（2014）對(duì)運(yùn)動(dòng)員和久坐人群進(jìn)行了比較研究， 也發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)者的靜息BDNF水平較低， 但他們的記憶能力并未受損， 反而表現(xiàn)得更好。不同運(yùn)動(dòng)習(xí)慣人群的靜息BDNF水平和認(rèn)知表現(xiàn)不呈現(xiàn)正相關(guān)， 這表明運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦健康的益處可能并不主要是通過(guò)BDNF介導(dǎo)的， 其背后可能有不同被試人群飲食習(xí)慣、生活環(huán)境以及其他未知因素的作用， 使得BDNF標(biāo)志運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知效益的準(zhǔn)確性受到了挑戰(zhàn)。

綜上， BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)隨運(yùn)動(dòng)在時(shí)間尺度上的變化進(jìn)程不一致， 不同運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知表現(xiàn)、運(yùn)動(dòng)對(duì)不同認(rèn)知維度、運(yùn)動(dòng)上調(diào)的BDNF對(duì)認(rèn)知功能不同維度的影響存在差異， 不同運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的人群之間認(rèn)知表現(xiàn)和BDNF水平不相對(duì)應(yīng)， 質(zhì)疑了運(yùn)動(dòng)上調(diào)BDNF進(jìn)而促進(jìn)認(rèn)知的理論。上述挑戰(zhàn)提示我們， 當(dāng)前研究還存在諸如研究設(shè)計(jì)、額外變量控制（被試選擇、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)、認(rèn)知功能測(cè)試、BDNF測(cè)試）等方面的局限性， 例如， BDNF對(duì)認(rèn)知的促進(jìn)作用是由腦內(nèi)BDNF引發(fā)， 然而當(dāng)前技術(shù)無(wú)法直接測(cè)量人類被試腦內(nèi)BDNF的含量。大多研究從外周（指尖、肱動(dòng)脈、頸靜脈）采集血樣， 也有研究采集骨骼肌組織（Máderová et al.， 2019）、唾液（Moreira et al.， 2018）等樣本測(cè)量BDNF含量， 甚至同一采血位置的血清和血漿中測(cè)得BDNF水平也被發(fā)現(xiàn)存在較大差異（Máderová et al.， 2019; Huang et al.， 2021）， 導(dǎo)致各研究測(cè)量的BDNF水平與腦內(nèi)BDNF含量的誤差參差不齊， 降低了各研究的準(zhǔn)確性和可比性。而且， 目前仍未對(duì)BDNF和認(rèn)知表現(xiàn)隨運(yùn)動(dòng)變化的進(jìn)程和量效關(guān)系研究透徹， 未厘清運(yùn)動(dòng)和BDNF對(duì)認(rèn)知功能不同維度的影響差異， 產(chǎn)生了爭(zhēng)議的空間?；谏鲜鲎C據(jù)與挑戰(zhàn)， 分析當(dāng)前研究的局限性， 為未來(lái)研究提供有參考價(jià)值的建議對(duì)于該領(lǐng)域未來(lái)的研究進(jìn)展和突破非常有意義。

4" 未來(lái)研究展望

盡管從生物學(xué)機(jī)理的角度可以將BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的機(jī)制來(lái)解釋， 這也在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和部分人體實(shí)驗(yàn)中得以印證。然而， 一些人體實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)此提出了挑戰(zhàn)。為了更好地厘清BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的作用機(jī)理， 進(jìn)而為促進(jìn)BDNF在運(yùn)動(dòng)認(rèn)知研究領(lǐng)域和臨床實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)， 在未來(lái)研究中至少應(yīng)該關(guān)注以下幾個(gè)方面：

第一， 研究者需要設(shè)計(jì)中介效應(yīng)實(shí)驗(yàn)方案， 以檢驗(yàn)BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的作用所在。前人研究在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)上， 多通過(guò)兩兩相關(guān)間接推導(dǎo)， 未對(duì)BDNF在認(rèn)知表現(xiàn)隨運(yùn)動(dòng)變化的進(jìn)程中扮演的角色研究透徹， 無(wú)法有力證明BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的中介作用。因此， 未來(lái)研究需要嚴(yán)格設(shè)計(jì)檢驗(yàn)中介作用的實(shí)驗(yàn)， 以期揭示運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中認(rèn)知表現(xiàn)和BDNF的變化趨勢(shì)的關(guān)系， 明確BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知過(guò)程中的作用， 為BDNF作為評(píng)估運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知效益的生物標(biāo)志物提供高質(zhì)量的證據(jù)， 助力其在研究中的廣泛應(yīng)用。

第二， 未來(lái)實(shí)證研究需要細(xì)化研究設(shè)計(jì)， 探究不同變量的調(diào)節(jié)效應(yīng)， 并對(duì)額外變量進(jìn)行適當(dāng)控制。運(yùn)動(dòng)方案、被試人群、BDNF測(cè)試、認(rèn)知測(cè)試等變量都會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)測(cè)得的BDNF水平， 前人研究一方面在這些變量上異質(zhì)性較高， 減低了研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和研究間的可比性。另一方面， 對(duì)各變量的調(diào)節(jié)效應(yīng)還未研究透徹， 阻礙了理論的發(fā)展。因此， 未來(lái)研究中我們需要細(xì)化研究各變量的調(diào)節(jié)作用， 同時(shí)控制無(wú)關(guān)變量， 以進(jìn)一步揭示運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中BDNF的作用。首先， 在運(yùn)動(dòng)方案的選擇中， 需細(xì)化研究運(yùn)動(dòng)形式、時(shí)間、強(qiáng)度、能量消耗、認(rèn)知負(fù)荷分別對(duì)認(rèn)知和BDNF的效益。除去研究選定的自變量， 其余因素應(yīng)得到嚴(yán)格控制， 從而探明有氧、抗阻等不同形式的訓(xùn)練究竟何者最優(yōu)、各自最佳的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和強(qiáng)度如何、認(rèn)知負(fù)荷的高低如何影響其效應(yīng)等問(wèn)題。其次， 在被試人群的篩選中， 需細(xì)化研究年齡、性別、基因、疾病、運(yùn)動(dòng)習(xí)慣、壓力水平等對(duì)BDNF基線水平以及運(yùn)動(dòng)后增長(zhǎng)情況的影響， 若選取特定人群， 則應(yīng)排除其他因素的干擾。除去被試篩選中可以控制的變量， 實(shí)驗(yàn)中還需控制不同組別間實(shí)驗(yàn)室環(huán)境或采血相關(guān)的壓力， 以防其掩蓋運(yùn)動(dòng)對(duì)BDNF水平的影響。再者， 在BDNF的測(cè)試中， 需細(xì)化研究樣本類型、取樣位置的選擇對(duì)結(jié)果的影響， 基于前人研究， 以血液為樣本比骨骼肌（Máderová et al.， 2019）、唾液（Moreira et al.， 2018）等更能反映腦內(nèi)BDNF含量; 短時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)使用血漿來(lái)測(cè)量BDNF， 長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)使用血清最能看到BDNF的變化（Jemni et al.， 2023）; 選擇頸內(nèi)靜脈置管（Seifer et al.， 2010）采集血液比肱動(dòng)脈、指尖等處采血對(duì)運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)更靈敏。最后， 在認(rèn)知測(cè)試中， 需細(xì)化研究測(cè)試時(shí)間、測(cè)試內(nèi)容的選擇對(duì)結(jié)果的影響。測(cè)試時(shí)間的選擇需考慮與BDNF測(cè)試的時(shí)間相對(duì)應(yīng)， 以及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)作用， 若運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較低， 則運(yùn)動(dòng)后立即評(píng)估認(rèn)知表現(xiàn)最易觀察到益處， 若運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較高， 則運(yùn)動(dòng)后延遲評(píng)估的認(rèn)知表現(xiàn)更好（Etnier et al.， 2016）; 且由于不同運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知功能不同維度的影響存在差異， 認(rèn)知測(cè)試任務(wù)的選擇需全面和具有針對(duì)性（Miranda et al.， 2019）。由此， 獲取更充分的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)和生化實(shí)驗(yàn)證據(jù)， 驗(yàn)證BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的中介作用是否存在， 以回應(yīng)前人研究中的證據(jù)與挑戰(zhàn)。

第三， 未來(lái)研究需進(jìn)一步明確運(yùn)動(dòng)與BDNF、BDNF與認(rèn)知之間的量效關(guān)系。前人研究對(duì)運(yùn)動(dòng)與BDNF， BDNF與認(rèn)知表現(xiàn)的量效關(guān)系研究還不透徹， 何種劑量、持續(xù)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)能引起B(yǎng)DNF的最大提升， BDNF在體內(nèi)的含量達(dá)到多少最有利于認(rèn)知表現(xiàn)還沒(méi)有明確結(jié)論， 這些問(wèn)題阻礙了科學(xué)運(yùn)動(dòng)處方的研制和BDNF在臨床的運(yùn)用。因此， 未來(lái)研究可以進(jìn)一步探討B(tài)DNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的量效關(guān)系。探究更能反映腦內(nèi)BDNF表達(dá)、對(duì)應(yīng)認(rèn)知表現(xiàn)變化的BDNF測(cè)量指標(biāo)， 標(biāo)準(zhǔn)化BDNF的測(cè)量方案， 從而提高未來(lái)研究的準(zhǔn)確性。進(jìn)而， 比較不同強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)對(duì)人體BDNF含量的影響， 得到促進(jìn)BDNF生成的最佳運(yùn)動(dòng)劑量; 比較不同BDNF水平（非運(yùn)動(dòng)引起）下認(rèn)知表現(xiàn)的整體差異， 得到促進(jìn)認(rèn)知的BDNF最佳劑量; 比較不同BDNF水平下不同維度認(rèn)知表現(xiàn)之間的差異， 驗(yàn)證BDNF是否與高級(jí)認(rèn)知功能更相關(guān)。由此， 在實(shí)踐方面， 有望實(shí)現(xiàn)以促BDNF生成劑（Banerjee amp; Shenoy， 2023; Stringham et al.， 2019; Lourenco et al.， 2020; Traylor et al.， 2022）或運(yùn)動(dòng)手段促進(jìn)人體BDNF釋放， 進(jìn)而達(dá)成認(rèn)知增益效果的構(gòu)想， 為神經(jīng)退行性疾病的藥物研制和治療提供新思路， 也為需提高認(rèn)知表現(xiàn)的人群提供新處方。在研究方面， BDNF還可作為評(píng)估運(yùn)動(dòng)效果的生理指標(biāo)， 探究上調(diào)BDNF水平的最佳運(yùn)動(dòng)形式和劑量， 為相關(guān)研究的開(kāi)展， 科學(xué)運(yùn)動(dòng)處方的設(shè)計(jì)提供助力。

第四， 研究者可使用中介效應(yīng)檢驗(yàn)的元分析方法， 同時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知、BDNF三者的關(guān)系進(jìn)行檢驗(yàn)， 探討B(tài)DNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知過(guò)程中的中介效應(yīng)， 并細(xì)化潛在調(diào)節(jié)效應(yīng)測(cè)試。該領(lǐng)域現(xiàn)有元分析多僅關(guān)注運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知， 或運(yùn)動(dòng)和BDNF兩變量之間的關(guān)系， 探討不同被試人群特征或不同運(yùn)動(dòng)方案的調(diào)節(jié)作用（de Azevedo et al.， 2020; Fernández-Rodríguez et al.， 2022）。偶有對(duì)運(yùn)動(dòng)、BDNF、認(rèn)知三者進(jìn)行的元分析， 但依然是兩兩比較（Farrukh et al.， 2023）。目前尚未見(jiàn)直接對(duì)BDNF在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知中的中介效應(yīng)進(jìn)行元分析的研究， 這阻礙了BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的中介的理論機(jī)制的發(fā)展。因此， 在未來(lái)研究中進(jìn)行一個(gè)中介效應(yīng)的元分析以獲得高質(zhì)量的證據(jù)十分有必要。在納入文獻(xiàn)的選擇中， 應(yīng)關(guān)注自變量（運(yùn)動(dòng)/對(duì)照）、因變量（認(rèn)知）以及中介變量（BDNF）相關(guān)數(shù)據(jù)的可獲取性。面臨相關(guān)系數(shù)的缺失時(shí)， 可考慮利用均值、標(biāo)準(zhǔn)差、t值、F值和效應(yīng)量（d或g值）進(jìn)行轉(zhuǎn)換（Lipsey amp; Wilson， 2001; Morris， 2008）。在檢驗(yàn)研究異質(zhì)性時(shí)， 應(yīng)關(guān)注不同研究的干預(yù)手段、認(rèn)知及BDNF的測(cè)量手段及被試人群差異造成的異質(zhì)性， 并細(xì)化分析上述各額外變量的調(diào)節(jié)效應(yīng)， 以期量化整合難以歸納的針對(duì)不同人群、不同運(yùn)動(dòng)的研究結(jié)果， 為BDNF介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的理論假設(shè)補(bǔ)充有力證據(jù)。同時(shí)， 還需進(jìn)一步探究影響B(tài)DNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的中介的準(zhǔn)確性的因素， 構(gòu)建運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知過(guò)程中BDNF中介作用以及各變量調(diào)節(jié)作用的結(jié)構(gòu)模型。這一思路為缺乏條件設(shè)計(jì)完成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹薪閷?shí)驗(yàn)的研究者提供了新視角， 也期望研究者開(kāi)發(fā)出更適用的中介效應(yīng)檢驗(yàn)的元分析方法， 為心理學(xué)領(lǐng)域干預(yù)機(jī)制的研究提供新手段。

本文通過(guò)對(duì)BDNF作為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知生物學(xué)機(jī)制的證據(jù)與挑戰(zhàn)進(jìn)行回應(yīng)， 期望引發(fā)該領(lǐng)域研究者的思考， 通過(guò)實(shí)證檢驗(yàn)和二次數(shù)據(jù)分析， 運(yùn)用科學(xué)證據(jù)對(duì)運(yùn)動(dòng)通過(guò)上調(diào)BDNF促進(jìn)認(rèn)知這一理論假設(shè)進(jìn)行質(zhì)疑、反駁、辯護(hù)、論證、推理和重構(gòu)， 進(jìn)一步豐富運(yùn)動(dòng)促進(jìn)認(rèn)知的生物學(xué)機(jī)制， 發(fā)展BDNF在運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知效益中的作用機(jī)理研究， 助力其在科研和臨床中的運(yùn)用， 進(jìn)而助力健康中國(guó)建設(shè)。

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Is BDNF an underlying biological mechanism in exercise-induced cognition？ Evidence， challenges， and prospects

GUO Yi， ZHANG Lian-cheng， TAO Ying-ying， ZHU Liang-hao， WANG Ting

（Key Laboratory of Psychological and Physiological Regulation in Athletics，

Tianjin University of Sport， Tianjin 301617， China）

Abstract： Exercise elevates the body’s levels of brain-derived neurotrophic factor （BDNF）， which is strongly associated with cognitive performance. This raises the question： Is BDNF a biological mechanism through which exercise enhances cognition？ Based on biological mechanisms and experimental evidence from animal models and humans， it has been inferred that exercise may improve cognitive function by increasing BDNF levels in the body. However， some human studies have reported inconsistent findings， such as a failure of exercise to elicit a corresponding increase in BDNF or discrepancies between cognitive performance improvements after exercise and changes in BDNF levels. Notably， the conclusions of previous studies are often derived indirectly， and the time course of changes in BDNF and cognitive performance in response to exercise has not been thoroughly investigated. Furthermore， numerous factors influencing BDNF have diminished the accuracy and comparability of existing results， hindering the development of theories and the practical application of BDNF-related findings. To address these challenges， future studies should systematically collate and analyze relevant evidence while clarifying research themes. Rigorous mediation experiments and meta-analyses of mediation effects should be designed， with strict control over variables such as exercise protocols， participant populations， and measurement methods. Additionally， further refinement of tests for potential moderating effects is essential to validate the mediating role of BDNF in the cognitive enhancement effects of exercise. Investigating the quantitative relationships between exercise-induced BDNF changes and cognitive performance improvements， as well as the specific effects of BDNF on different dimensions of cognitive function， will provide valuable insights. This research will offer theoretical guidance and substantial contributions to the study of biological mechanisms underlying exercise-induced cognitive benefits， inspire new perspectives on exercise practices， and support the promotion of public health and the construction of a healthy society.

Keywords： BDNF， exercise， cognition