體育鍛煉可以有效改善情感障礙和認知功能，但學術(shù)界目前對其機制的了解還不夠全面。日前，暨南大學粵港澳中樞神經(jīng)再生研究院張力副教授、蘇國輝院士聯(lián)合課題組于頂級學術(shù)期刊《科學》（Science）子刊《科學進展》（Science Advances，IF=12.8）發(fā)表最新成果，發(fā)現(xiàn)了體育鍛煉對改善復雜技能學習的腦內(nèi)關(guān)鍵性分子機制。

該研究報道了小鼠皮層中雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路在慢性跑步機訓練后的激活，并介導下游神經(jīng)網(wǎng)絡可塑性的改善，從而增強小鼠對復雜運動技能的習得。這一結(jié)果被認為豐富了體育鍛煉改善學習記憶的機制，并為臨床應用運動干預認知障礙提供了依據(jù)。

張力等人發(fā)現(xiàn)，給予小鼠慢性跑步機運動可以激活雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的分子通路，進而調(diào)控其神經(jīng)可塑性和學習記憶功能。而此前研究已經(jīng)顯示雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路對于學習記憶的關(guān)鍵作用，同時也有證據(jù)提示雷帕霉素靶蛋白（mTOR）可能在運動后激活。

據(jù)張力介紹，這一研究“首次通過體內(nèi)成像實驗，建立了運動激活雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路對樹突棘發(fā)生和神經(jīng)網(wǎng)絡可塑性的重要作用?！?/p>

樹突棘的出現(xiàn)和消失被認為是記憶的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之一。成熟的神經(jīng)元具有復雜的樹突狀結(jié)構(gòu)，可形成高度的分支并接收來自其他細胞的輸入信號。在樹突分支上密集分布著稱為樹突棘的微小結(jié)構(gòu)；這些樹突棘會隨著記憶的形成和改變發(fā)生快速的結(jié)構(gòu)變化。

在這項研究中，張力等人對小鼠進行連續(xù)三周，每天一小時的跑步機訓練，并比較了運動組和靜息組小鼠的腦結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)運動后的小鼠在皮層區(qū)域出現(xiàn)了明顯增加的樹突棘發(fā)生和更強的神經(jīng)網(wǎng)絡連接。而進一步的研究顯示，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的激活對這一運動調(diào)控效應的實現(xiàn)必不可少。

“我們的研究發(fā)現(xiàn)了運動調(diào)控認知功能的關(guān)鍵分子通路，并回答了長期以來懸而未決的運動對神經(jīng)網(wǎng)絡的適應性改變，以及mTOR通路在其中的作用?！睆埩榻B，“我們認為，對于腦內(nèi)mTOR通路在運動過程中的深入研究，有助于建立運動干預的精確靶點和療效評價依據(jù)?！?/p>

據(jù)了解，研究團隊的最終目標是推動在人群中實施運動干預精神疾病和改善認知障礙。