體育鍛煉可以有效改善情感障礙和認(rèn)知功能，但學(xué)術(shù)界目前對其機(jī)制的了解還不夠全面。日前，暨南大學(xué)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(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）子刊《科學(xué)進(jìn)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(fù)雜技能學(xué)習(xí)的腦內(nèi)關(guān)鍵性分子機(jī)制。

該研究報(bào)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(jī)訓(xùn)練后的激活，并介導(dǎo)下游神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可塑性的改善，從而增強(qiáng)小鼠對復(fù)雜運(yùn)動技能的習(xí)得。這一結(jié)果被認(rèn)為豐富了體育鍛煉改善學(xué)習(xí)記憶的機(jī)制，并為臨床應(yīng)用運(yùn)動干預(yù)認(rèn)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(jī)運(yùn)動可以激活雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的分子通路，進(jìn)而調(diào)控其神經(jīng)可塑性和學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)記憶的關(guān)鍵作用，同時(shí)也有證據(jù)提示雷帕霉素靶蛋白（mTOR）可能在運(yùn)動后激活。

據(jù)張力介紹，這一研究“首次通過體內(nèi)成像實(shí)驗(yàn)，建立了運(yùn)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(luò)可塑性的重要作用?！?/p>

樹突棘的出現(xiàn)和消失被認(rèn)為是記憶的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之一。成熟的神經(jīng)元具有復(fù)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(xì)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(xiàng)研究中，張力等人對小鼠進(jìn)行連續(xù)三周，每天一小時(shí)的跑步機(jī)訓(xùn)練，并比較了運(yùn)動組和靜息組小鼠的腦結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)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(qiáng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接。而進(jìn)一步的研究顯示，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的激活對這一運(yùn)動調(diào)控效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)必不可少。

“我們的研究發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動調(diào)控認(rèn)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(yùn)動對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性改變，以及mTOR通路在其中的作用。”張力介紹，“我們認(rèn)為，對于腦內(nèi)mTOR通路在運(yùn)動過程中的深入研究，有助于建立運(yùn)動干預(yù)的精確靶點(diǎn)和療效評價(jià)依據(jù)?！?/p>

據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)的最終目標(biāo)是推動在人群中實(shí)施運(yùn)動干預(yù)精神疾病和改善認(rèn)知障礙。