为什么跑步带来的益处可能不止于提升体能

Runners from wave 4 cross the starting line for the 121st running of the Boston Marathon in Hopkinton, Massachusetts, U.S. April 17, 2017. REUTERS/Lisa Hornak - RTS12ORI
Low-intensity exercise boosted activation in the visual cortex.Image: REUTERS/Lisa Hornak
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运动的益处不止于增强体能:它还能降低患病风险、改善睡眠并提升情绪。但运动也能改善视力吗?一项新研究的发现表明,答案是肯定的。

心理学家对近期研究结果颇感兴趣:与视觉处理相关的小鼠和苍蝇脑区中,神经元的放电速率会在身体活动期间上升。他们想知道,人脑是否也会出现同样的情况。

为了解这一点,他们设计了一项实验,运用行为测量和神经影像技术,探究短时间运动如何影响人的表现及其潜在的神经活动。

他们发现,低强度运动会增强视觉皮层的激活。视觉皮层是大脑皮层的一部分,在处理视觉信息方面发挥重要作用。这项研究的发现发表在《认知神经科学杂志》。

“我们发现,激活增强——我们称之为唤醒——会改变信息的表征方式,而且这种表征更具选择性,”共同作者、加州大学圣巴巴拉分校心理与脑科学教授巴里·吉斯布雷希特说。“理解这一点很重要,因为这些信息随后被如何利用,可能会有所不同。

“一个有趣的跨物种关联表明,唤醒的这些影响可能会对视觉信息的处理产生相似的后果。这意味着,某种可能在某些方面带来竞争优势的特征或许是在进化过程中形成的。”

为研究运动如何影响认知功能的不同方面,18名志愿者佩戴了无线心率监测器和一顶装有64个头皮电极的脑电图(EEG)帽。参与者骑在固定自行车上,完成一项简单的方向辨别任务:观察由黑白相间条纹组成的高对比度刺激,这些条纹分别呈现为九种空间方向之一。任务分别在静息状态以及低强度和高强度运动期间进行。

随后,研究人员将记录的数据输入计算模型,据此估算视觉刺激激活的视觉皮层神经元的反应。研究人员分析了参与者静息时,以及进行低强度和高强度运动期间的反应。

借助这一方法,研究人员得以重建视觉皮层中大量神经元对不同刺激方向分别做出怎样的反应,并绘制“调谐曲线”,以估算神经元对不同刺激方向的表征效果。

“我们发现,与静息状态和高强度运动相比,低强度运动期间的峰值反应有所增强,”主要作者汤姆·布洛克说。他是加州大学圣巴巴拉分校注意力实验室的博士后研究员。“我们还发现曲线变窄了,这表明带宽有所降低。

“综合来看,增益提高、带宽降低,说明与其他条件相比,在低强度运动时,这些神经元对所呈现的刺激变得更加敏感。”

布洛克表示,目前尚不清楚这一现象通过何种机制发生。“有一些线索表明,这可能由特定的神经递质驱动。这些神经递质会增强全局皮层兴奋性,并可能解释增益的变化以及这些调谐曲线峰值反应的增强。”

吉斯布雷希特表示,从更广泛的角度看,这项研究凸显了运动的重要性。“事实上,短时间运动的益处或许能提供一种更有效、更易实施的方式来影响信息处理——比方说,相较于脑力训练游戏或冥想;而且这种方式不受特定任务的限制。”

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