越来越多的证据表明，运动可以改善大脑功能，延缓或预防阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的发作。虽然潜在的机制仍不清楚，但最近的研究表明，运动诱导的肌肉、肠道、肝脏和脂肪组织等外周系统的激活可能会影响神经可塑性。脑可塑性特刊介绍了有关神经可塑性和外围因素在认知健康中的作用的新研究和见解。
“已经确定了至少十几种影响神经营养因子水平、成人神经发生、炎症、突触可塑性和记忆功能的外周因素，”共同客座编辑和期刊主编 Henriette van Praag 博士解释说，查尔斯E. 佛罗里达大西洋大学施密特医学院和脑研究所。
已发现组织蛋白酶 B (CTSB)、一种肌细胞因子和脑源性神经营养因子 (BNDF) 具有强大的神经保护作用。在特刊中提出的一项新研究中，研究人员研究了增加有氧运动强度是否会增加血液中循环的 CTSB 和 BDNF 的量。16 名年轻健康受试者以最大能力完成基于跑步机的有氧运动，然后分别以 40%、60% 和 80% 的能力完成。
在每次运动后采集的血液样本中测量循环 CTSB 和 BDNF，并在骨骼组织中测量 CTSB 蛋白、BDNF 蛋白和 mRNA 表达。研究人员发现，高强度运动会在年轻人运动后立即提高循环 CTSB ，并且骨骼肌组织表达 CTSB 和 BDNF 的信息和蛋白质。
“CTSB 和 BDNF 是有希望的治疗靶点，可能会延缓认知障碍的发作和进展，”密歇根大学运动机能学院首席研究员 Jacob M. Haus 博士说。“未来的研究需要阐明调节它们在骨骼肌组织中释放、加工和纤维类型特定作用的机制。”
本期特刊还分享了新的研究，即 CTSB 可能通过调节处理速度在认知控制中发挥作用，中等强度和高强度间歇运动都会增加年轻成年女性的血清 BDNF 水平和工作记忆表现。
五篇评论文章涵盖了肌肉、肝脏、脂肪组织、肠道微生物组和大脑之间的器官间串扰。虽然众所周知，运动可以保护中枢神经系统，但直到最近才发现它取决于骨骼肌的内分泌能力。圣裘德儿童研究医院发育神经生物学系的共同作者 Mamta Rai 博士和 Fabio Demontis 博士在他们的评论中强调了肌动蛋白、代谢物和其他非常规的影响调节肌肉-大脑和肌肉-视网膜交流对神经发生、神经递质合成、蛋白质稳态、情绪、睡眠、认知功能和运动后进食行为的影响的因素。
他们还提出了由不活动和肌肉疾病状态引起的有害肌细胞因子可能成为治疗干预的新焦点的可能性。“我们建议通过调节肌因子和肌代谢物来调整肌肉到中枢神经系统的信号传导，可以对抗受系统信号影响的与年龄相关的神经退化和脑部疾病，”他们说。
男性和女性在对身体活动的生物学反应以及对神经退行性疾病的发病、进展和结果的脆弱性方面表现出差异。合著者，阿拉巴马大学伯明翰分校的 Constanza J. Cortes 博士和加州州立大学的 Zurine De Miguel 博士共同撰写了一篇综述，讨论了关于免疫系统对免疫系统反应的性别特异性差异的新兴研究。运动是身体活动影响大脑的潜在机制。
“个别研究结果表明，女性对运动的免疫反应可能会增加，但还需要更多的研究，”科尔特斯博士和德米格尔博士观察到。“需要整合神经科学、运动生理学和老年科学的跨学科研究来解释认知衰老和与年龄相关的神经退行性疾病的性别差异，并开发新的治疗靶点。”
研究大脑和脂肪组织之间的相互作用，特别是研究一种可以穿过血脑屏障的激素，并已被证明可以改善阿尔茨海默病动物模型的神经元功能;越来越多的证据表明肠道微生物可以调节神经发生;以及关于运动和饮食对海马 BDNF 信号传导影响的研究，这些研究表明了治疗神经退行性疾病的方法。
“本期收集的研究证实了锻炼对记忆功能的重要性，”马萨诸塞州总医院和哈佛医学院的联合客座编辑 Christiane D. Wrann 博士说。“我们很高兴分享这个令人兴奋的特刊。未来几年可能会发现更多与大脑相关的系统分子，并可能为神经退行性疾病的新治疗方法提供基础。”
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