有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)情景記憶的影響

有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)情景記憶的影響

氧氣運(yùn)動(dòng)是一種持續(xù)的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氧氣充足時(shí)，使用幾個(gè)大肌肉組進(jìn)行節(jié)奏運(yùn)動(dòng)。心率儲(chǔ)備(heartratereserve,HRR)和攝氧量?jī)?chǔ)備(oxygenuptakereserve,VO有氧運(yùn)動(dòng)有助于提升記憶,緩解因壓力(本文將從有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)不同類型記憶的影響著手,分別闡述有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)工作記憶、情景記憶和內(nèi)隱記憶的影響,同時(shí)指出對(duì)有氧運(yùn)動(dòng)與記憶的關(guān)系的多個(gè)調(diào)節(jié)變量。本文還將從腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、海馬等方面闡述有氧運(yùn)動(dòng)影響記憶的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。最后提出未來(lái)可探究記憶類型、有氧運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和持續(xù)時(shí)間、有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和認(rèn)知參與、以及性別年齡的調(diào)節(jié)作用,并進(jìn)一步探究腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的中介作用,從而揭示有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)記憶產(chǎn)生影響的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。1氧氣運(yùn)動(dòng)對(duì)不同類型記憶的影響根據(jù)保持時(shí)間的長(zhǎng)短,可將記憶分為短時(shí)記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶(1.1對(duì)工程應(yīng)用的影響元分析發(fā)現(xiàn),有2/3的研究表明有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)工作記憶有顯著的促進(jìn)作用(研究常用n-back任務(wù)測(cè)量工作記憶,連續(xù)呈現(xiàn)刺激時(shí),被試判斷當(dāng)前刺激是否與之前第n個(gè)刺激相同。人們?cè)谶M(jìn)行工作記憶任務(wù)時(shí)存在速度和準(zhǔn)確性的權(quán)衡。早期的元分析發(fā)現(xiàn),有氧運(yùn)動(dòng)可以大幅提高工作記憶任務(wù)中的反應(yīng)速度,但對(duì)準(zhǔn)確率有小到中等程度的不利影響(Mcmorrisetal.,2011)。運(yùn)用事件相關(guān)電位技術(shù)可以在時(shí)間維度上發(fā)現(xiàn)細(xì)微的變化。相比于坐著休息的被試,使用固定式自行車和跑步機(jī)進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)的被試在視覺(jué)工作記憶任務(wù)中表現(xiàn)更好,加工速度更快;在電生理數(shù)據(jù)結(jié)果上,有氧運(yùn)動(dòng)被試比休息被試的刺激鎖定偏側(cè)預(yù)備電位(stimulus-lockedlateralizedreadinesspotential,sLRP)更早出現(xiàn),而且sLRP和反應(yīng)鎖定偏側(cè)預(yù)備電位(responselockedlateralizedreadinesspotential,rLRP)的振幅更大(低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)更有利于工作記憶。存在一種假設(shè),在記憶編碼期間,高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致認(rèn)知資源分配到其他任務(wù),從而損害工作記憶(有氧運(yùn)動(dòng)所需的認(rèn)知參與程度對(duì)工作記憶有積極影響。當(dāng)環(huán)境不可預(yù)測(cè)時(shí),人們需要更多的認(rèn)知參與,此時(shí)進(jìn)行的有氧運(yùn)動(dòng)稱為開(kāi)放性有氧運(yùn)動(dòng)(如乒乓球、羽毛球等);而認(rèn)知參與較低,對(duì)體能和心肺功能需求相對(duì)較高的有氧運(yùn)動(dòng)稱為閉鎖性有氧運(yùn)動(dòng)(如跑步和游泳)(1.2對(duì)單次影響時(shí)長(zhǎng)的影響情景記憶是有關(guān)特定時(shí)空環(huán)境下個(gè)體經(jīng)歷的記憶(發(fā)生在記憶編碼,記憶鞏固和記憶提取等不同階段的有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)情景記憶存在不同影響。實(shí)驗(yàn)表明,記憶編碼前進(jìn)行15分鐘步行比記憶鞏固階段步行的效果更好(現(xiàn)有研究不僅僅局限于探究單次有氧運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)間的影響,也有多個(gè)研究考察在編碼和提取階段均開(kāi)始有氧運(yùn)動(dòng)是否更能促進(jìn)情景記憶。前人研究發(fā)現(xiàn),編碼和提取所處的狀態(tài)或環(huán)境相同,更有利于記憶的提取,這被稱為編碼特異性(EncodingSpecificity)(只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)階段(session)的運(yùn)動(dòng)稱為單次運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)指有多個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)(高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)更有利于情景記憶。在記憶編碼前和記憶鞏固階段進(jìn)行強(qiáng)度高于76%HR步行和跑步對(duì)情景記憶沒(méi)有顯著影響,而騎行對(duì)情景記憶有促進(jìn)作用(前人研究發(fā)現(xiàn),情緒對(duì)記憶鞏固具有一定影響,誘發(fā)悲傷比誘發(fā)憤怒導(dǎo)致更好的詞匯再認(rèn)成績(jī)(1.3長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)與長(zhǎng)期社會(huì)交叉中動(dòng)作記憶內(nèi)隱記憶是先前經(jīng)驗(yàn)對(duì)當(dāng)前活動(dòng)的無(wú)意識(shí)的影響(在實(shí)驗(yàn)室研究中,一般采用視覺(jué)運(yùn)動(dòng)精度跟蹤任務(wù)進(jìn)行測(cè)量,即使用操縱桿控制屏幕光標(biāo)快速移動(dòng)到不斷變化的指定目標(biāo)位置(單次和長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)均能促進(jìn)動(dòng)作記憶,不過(guò)迄今為止只有極少數(shù)研究對(duì)長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)動(dòng)作記憶影響進(jìn)行探究。在一項(xiàng)研究中,38名慢性中風(fēng)幸存者被隨機(jī)分配到固定式單車有氧運(yùn)動(dòng)組或伸展運(yùn)動(dòng)組,進(jìn)行為期8周,每周3次,每次45分鐘,強(qiáng)度為70%HR高強(qiáng)度(>80%最大功率輸出maximalpoweroutput,W經(jīng)典條件反射和啟動(dòng)也屬于內(nèi)隱記憶。經(jīng)典條件反射是指當(dāng)中性刺激與無(wú)條件刺激多次聯(lián)結(jié)后,單獨(dú)呈現(xiàn)中性刺激也會(huì)引發(fā)類似無(wú)條件反射的條件反射(啟動(dòng)指某個(gè)啟動(dòng)刺激的出現(xiàn)影響了對(duì)隨后測(cè)試刺激的反應(yīng),比如在詞干補(bǔ)全任務(wù)中,啟動(dòng)刺激parrot會(huì)使人們補(bǔ)全詞干par＿＿時(shí)更可能填寫(xiě)rot(1.4影響三種記憶影響的比較研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)有利于工作記憶和情景記憶,而單次有氧運(yùn)動(dòng)則沒(méi)有顯著影響(有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)三種記憶的影響具有差異。高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)(大于70%HR對(duì)于有氧運(yùn)動(dòng)種類,開(kāi)放性有氧運(yùn)動(dòng)(如排球)比閉鎖性有氧運(yùn)動(dòng)(如跑步)更能促進(jìn)工作記憶(有氧運(yùn)動(dòng)開(kāi)始于記憶的某一階段,該因素對(duì)三種記憶的影響存在共性。在記憶任務(wù)編碼之前進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)工作記憶(從總體上看,有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)三種記憶均有某種程度的促進(jìn)作用,但受到記憶種類、有氧運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間、有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,和有氧運(yùn)動(dòng)發(fā)生在記憶任務(wù)階段的影響,如表1所示。2腦結(jié)構(gòu)與認(rèn)知指出,有氧運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)多個(gè)層次影響腦和認(rèn)知：分子和細(xì)胞、腦結(jié)構(gòu)與功能,以及心理狀態(tài)和行為(比如睡眠)。下文從分子層面和海馬結(jié)構(gòu)闡述有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)記憶的影響機(jī)制。2.1偏變性氧合1的中介作用有氧運(yùn)動(dòng)可以調(diào)節(jié)與記憶相關(guān)的激素、促進(jìn)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain-derivedneurotrophicfactor,BDNF)的產(chǎn)生,改變膜受體表達(dá)、移位,激活數(shù)條通路,進(jìn)而改變突觸的可塑性,促進(jìn)記憶(在動(dòng)物研究中普遍發(fā)現(xiàn),BDNF是有氧運(yùn)動(dòng)和記憶的中介(綜上,能否發(fā)現(xiàn)BDNF的中介作用可能與有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、有氧運(yùn)動(dòng)開(kāi)始于記憶的某個(gè)階段、記憶類型以及測(cè)量BDNF的時(shí)機(jī)有關(guān)。在記憶編碼前進(jìn)行高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)有助于引起B(yǎng)DNF水平的變化,進(jìn)而影響人們的情景記憶。對(duì)于BDNF的測(cè)量時(shí)機(jī),單次有氧運(yùn)動(dòng)后BDNF水平升高,但在數(shù)小時(shí)內(nèi)會(huì)回到正常水平(具有特定基因的人進(jìn)行長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng),更有助于BDNF的表達(dá),進(jìn)而提升情景記憶。研究發(fā)現(xiàn)等位基因狀態(tài)(即Val/Val或Val/Met基因多態(tài)性)與BDNF的表達(dá)有關(guān),進(jìn)行4周且最后1天有氧運(yùn)動(dòng)的被試中,只有Val/Val純合子基因攜帶者的物體再認(rèn)記憶得到顯著提升,Val/Met雜合子基因攜帶者的記憶沒(méi)有顯著提升(2.2關(guān)腦區(qū)的激活有氧運(yùn)動(dòng)通過(guò)改變分子和細(xì)胞,影響腦結(jié)構(gòu)和功能,最終影響記憶。對(duì)于記憶編碼和鞏固,BDNF等分子在血清中含量的提升會(huì)引起記憶相關(guān)腦區(qū)的激活,進(jìn)而增強(qiáng)記憶。研究發(fā)現(xiàn),持續(xù)六個(gè)星期的自行車有氧運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致BDNF水平的提升,與此同時(shí),有氧運(yùn)動(dòng)組和對(duì)照組左前海馬的激活模式出現(xiàn)顯著差異,該激活的變化與BDNF水平的變化呈正相關(guān)(單次和長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)均能使海馬激活發(fā)生變化。有證據(jù)表明,即使是低強(qiáng)度(30%VO有氧運(yùn)動(dòng)不僅使海馬激活,還可以引起海馬的神經(jīng)元再生。研究發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)成年老鼠的海馬神經(jīng)元再生(2.3側(cè)哌葉和相關(guān)腦網(wǎng)絡(luò)對(duì)于工作記憶,單次低強(qiáng)度(30%VO情景記憶由內(nèi)側(cè)顳葉和相關(guān)腦網(wǎng)絡(luò)維持,增強(qiáng)該區(qū)域細(xì)胞和神經(jīng)的溝通稱為長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)。BDNF可以促進(jìn)長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng),進(jìn)而改善情景記憶(有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)動(dòng)作記憶的提升與多巴胺有關(guān)(3影響和影響大學(xué)的人未來(lái)研究可從有氧運(yùn)動(dòng)相關(guān)因素及其他因素入手,探究有氧運(yùn)動(dòng)的影響及神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。與有氧運(yùn)動(dòng)相關(guān)的因素包含有氧運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(有氧運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的記憶階段和持續(xù)時(shí)間)、有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,有氧運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知參與;其他因素包含記憶種類、被試性別和年齡。3.1年藥率類活性成分對(duì)內(nèi)隱記憶的調(diào)節(jié)作用何時(shí)開(kāi)始有氧運(yùn)動(dòng)(timing)、持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間(duration),這兩個(gè)問(wèn)題都與時(shí)間有關(guān)。有氧運(yùn)動(dòng)開(kāi)始于記憶任務(wù)的不同階段具有調(diào)節(jié)作用。目前發(fā)現(xiàn)記憶編碼前和記憶鞏固階段進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)內(nèi)隱記憶有促進(jìn)作用(可以探究有氧運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間,即對(duì)比長(zhǎng)期和單次有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)內(nèi)隱記憶的影響。長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)比單次有氧運(yùn)動(dòng)更能促進(jìn)工作記憶和情景記憶,這一結(jié)論是否能推廣到內(nèi)隱記憶尚待考究。因?yàn)殚L(zhǎng)期和單次有氧運(yùn)動(dòng)可能對(duì)不同類型的記憶有利,有小鼠研究發(fā)現(xiàn)單次跑步阻礙再認(rèn)記憶,而長(zhǎng)期跑步增強(qiáng)了空間學(xué)習(xí)(3.2高強(qiáng)度樹(shù)立積極投入,提升情景記憶高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)能否提升記憶仍然存在爭(zhēng)論,主要原因是強(qiáng)度需要和其他調(diào)節(jié)因素相結(jié)合進(jìn)行考察,比如有氧運(yùn)動(dòng)開(kāi)始于記憶的階段以及持續(xù)時(shí)間。元分析發(fā)現(xiàn),發(fā)生在記憶編碼前的高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)有助于提升情景記憶,而記憶編碼后的高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)情景記憶沒(méi)有影響(除了有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,有氧運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知參與也應(yīng)受到關(guān)注。有的有氧運(yùn)動(dòng)需要較高的認(rèn)知參與,而有的則不需要,更高認(rèn)知參與的有氧運(yùn)動(dòng)可能更有利于記憶。雖然跑步有氧運(yùn)動(dòng)較為常見(jiàn),但是在記憶編碼前跑步對(duì)情景記憶幾乎沒(méi)有影響(3.3對(duì)女性學(xué)習(xí)的影響有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)多個(gè)種類記憶的影響尚待考察。情景記憶可以細(xì)分為項(xiàng)目記憶和來(lái)源記憶,項(xiàng)目記憶是指對(duì)于發(fā)生事件內(nèi)容本身的記憶(有氧運(yùn)動(dòng)可能增強(qiáng)某種情緒屬性的記憶。最新研究發(fā)現(xiàn),有氧運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)女性的悲傷情緒圖片記憶和男性的積極情緒圖片記憶(在某些記憶類型上,動(dòng)物模型方面已經(jīng)有充分的證據(jù),但是亟需人類被試的研究。比如,有30個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)考察了有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)視覺(jué)空間記憶的影響,但僅有2個(gè)人類被試的實(shí)驗(yàn)考察這一問(wèn)題(3.4不同性別和年齡人群對(duì)記憶的影響不同年齡的群體進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng),對(duì)記憶可能有不同影響。在行為學(xué)方面,年輕人和老年人都有將事件作為整體回憶或遺忘的傾向,與年輕人相比,老年人整體檢索程度較低,整體回憶隨著年齡的增長(zhǎng)而顯著下降(關(guān)于性別是否影響有氧運(yùn)動(dòng)與記憶的關(guān)系,研究者并沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)論。3.5高強(qiáng)度自行車單次給藥對(duì)情景記憶的影響成熟的BDNF(matureBDNF,mBDNF)是在不成熟BDNF(proBDNF)的基礎(chǔ)上被