运动在维持心理功能中起什么作用？

成年期经验诱导的认知和神经可塑性是目前神经科学界最感兴趣的话题，因为未来25年内65岁以上的全球人口比例将发生巨大变化，与年龄相关的认知功能下降导致的经济成本。老年人步态的变化现在被认为是痴呆症（包括阿尔茨海默病）的早期预测因素。那些有痴呆风险的人行走速度较慢，节奏紊乱，步幅之间的差异更大。同样重要的是，人们普遍倾向于将步态功能障碍视为疾病的第一症状，而不是疾病的原因。大多数研究人员认为步态功能障碍（以及更广泛的运动功能障碍）只是神经和血管变化的最早表现，最终将导致可检测的认知障碍，尽管许多人承认身体活动和认知功能之间的关系复杂且可能是相互的。

考虑到目前已知的体育活动对老年人认知功能的保护作用，轻视或忽视运动障碍在认知障碍进展中的潜在作用的趋势令人惊讶。许多研究表明，运动和身体素质对心理健康和认知表现有积极影响，使用相关研究设计和随机对照试验。此外，大脑中与运动相关的结构变化最剧烈的区域，这些变化背后的神经、血管和分子底物，以及运动本身与学习之间的影响，都有充分的记录。

学习与运动对大脑发育的不同影响，以及已知受身体活动影响的大脑区域，相对于运动对心理功能维持的潜在影响，这一点值得考虑。长时间轮转的大鼠小脑血管密度增加，而那些接受杂技训练的大鼠突触发生增加。研究表明，虽然运动可以增加小鼠海马体的神经发生，但环境的丰富可以提高新神经元的存活率，并增加它们被纳入现有神经网络的可能性。

大脑中与运动相关的变化通常局限于运动皮层、小脑和海马体。尽管传统上认为小脑只参与运动控制，小脑和背外侧前额叶皮层之间的联系表明小脑在认知功能中也可能起重要作用。海马体的退化在学习、记忆和空间技能（如导航）中起着核心作用，它先于并导致老年人的记忆障碍、阿尔茨海默病和抑郁症。一项随机对照试验表明，12个月的锻炼计划（步行）导致老年人前海马体的大小增加，并改善了空间记忆。

在注意到运动与环境丰富对大脑的不同影响后，人们注意到的海马体大小的变化是否是步行的生理需求或与步行所允许的环境的接触的函数。最近一项关于运动游戏（运动和电子游戏的结合）的研究揭示了这个问题。安德森·汉利等人将老年人随机分配到一个网络自行车干预项目中，该项目包括通过模拟环境进行虚拟现实旅行，并与其他骑车人进行比赛，或使用固定自行车进行传统的自行车干预。尽管努力和健身水平相当，但与传统自行车运动员相比，网络自行车运动员在干预后的认知功能明显改善。重要的是，与传统自行车运动员相比，网络自行车运动员的脑源性神经营养因子显著增加，这是一种重要的神经营养因子，被认为可以调节运动诱导的神经发生和突触发生。因此，与单独运动相比，同时进行认知参与的运动更能促进认知功能。

海马体在空间导航中所起的作用，以充分理解运动对维持心理功能的潜在影响是非常重要的。与复杂环境的相互作用对导航提出了高度特定的要求，并导致海马体发生可衡量的变化。例如，伦敦出租车司机在了解自己的城市时，被要求遵守世界上最严格的标准，他们的海马中后部灰质体积更大。此外，更大的驾驶体验与更大的后海马灰质体积相关（。许多复杂的导航过程随着海马萎缩而下降（。

研究表明，健康老年人的异体中心空间编码策略与海马灰质体积相关，而自我中心策略与尾状核体积相关。一项研究表明，在虚拟迷宫任务中，衰老会特别损害从以自我为中心到以异体为中心的导航策略的转换能力。这一发现对于经验维持的概念很重要，因为婴儿期开始运动与空间搜索和编码任务中更灵活地使用这两种策略有关。很有意思的是，有行动障碍的老年人或久坐不动的老年人是否会比那些没有行动障碍的人或那些身体更活跃的人更难转换到异体中心策略。

通过经验维持的概念不仅突出了运动经验的持久影响，而且提供了另一种概念化步态功能障碍与老年人认知能力下降之间关系的方法。与其将这种关系视为单向的，即神经和血管的变化导致步态和认知功能的恶化，不如将这种关系看作是双向的，步态的恶化随着执行功能的日益受损而持续。行动能力受损极有可能加剧认知障碍，因为它限制了与已知驱动大脑结构和功能变化的环境的相互作用。