运动对神经系统机能的改善

运动对中枢神经系统和中枢神经系统障碍的影响

摘要:通过对国内外关于运动对中枢神经系统影响方面的报道,从运动对脑和脊髓形态学的影响,运动与神经递质和神经调质的关系及运动对脑抗氧化能力的影响等方面作了探讨,同时探讨运动对中枢神经障碍和相关疾病的影响进行综述。

关健词:运动;脑;脊髓;神经递质;中枢神经系统障碍

人体的一切活动,都是在神经系统的支配下进行的。反之,各种活动对神经系统也会产生相应的影响,使其机能发生一定的变化。体育锻炼往往要求身体完成一些比日常活动更为复杂的动作,所以中枢神经就必须迅速动员和发挥各器官、系统的机能,使之协调以适应肌肉活动的需要。运动训练可使骨关节、骨骼肌和心血管等器官发生显著的形态结构变化,这已为较多的实验研究资料所证实。机体各器官相互协调的进行复杂的机能活动,依赖于神经系统的支配和调节。本文从运动对中枢神经系统形态学方面的影响,运动与神经递质、神经调质的关系及运动对脑抗氧化能力的影响等方面做以探讨。

肌体在任何时间内都有许多反射同时进行,尽管反射活动很复杂,但彼此都有条不紊的表现出高度协调。这是因为神经中枢的兴奋和抑制过程是相互制约、相互配合的结果。反射弧的组成是:感受器-----传入神经-------中枢神经--------传出神经-------效应器。反射弧中最复杂的部位是中枢神经这一环节。有的反射只是通过中枢神经低级部位来完成,如脊髓的某一节段。有的反射则由低级部位到高级部位—大脑皮层来现的。有效地刺激在神经中枢引起的活动,不是兴奋就是抑制。

1.运动对中枢神经系统的影响

1.1运动对大脑皮质的影响

实验研究表明:生长发育期小鼠进行多形式的体力活动,可以引起大脑皮质躯体感觉区Ⅵ层锥体细胞树突棘数量增多,感觉区Ⅴ层大锥体细胞核仁增大, Ⅵ层中等锥体细胞和尾壳核中等星形细胞树突棘增多,大脑皮质运动区Ⅴ层锥体细胞核仁增大。大脑皮质内数量庞大的神经元之间,通过突触复杂而有序地互相联系着。在各种类型的突触中轴一树突触的可塑性最大,轴—棘突触是最敏感最易变化的。树突棘有放大突触后电位、调节突触效能的作用。哺乳动物的大脑皮质内90%左右的突触是轴—棘突触。小鼠在各种形式的运动中,作为皮质传出神经元的一部分—Ⅵ层锥体细胞所接受的信息必然增多,因而自丘脑皮质纤维人躯体感觉区皮质至皮质传出神经元通路上的锥体细胞,都会受到增多的输人信息的作用,同样能形成新的树突棘,所以我们认为,多种形式的运动能影响人的大脑皮质内众多锥体细胞树突棘的数量增多,因此,体育锻炼能增强人的智能

1.2运动对小脑皮质的影响

运动不仅能促进大脑皮质神经元树突棘数量的增多,而且也作用于小脑皮质神经元。肠对断乳小白鼠在具有多种锻炼器具的生活环境中自由生活35天的实验,观察到小脑purkinje细胞树突野扩大、树突棘增多。笔者认为这是由于运动伴随有许多传人小脑的输人信息增加而诱导的结果。通过对生长发育期动物进行的实验证明,动物生活在具有多种刺激的复杂环境中,能引起中枢神经系统的结构发生变化。如使

猴小脑皮质purkinje细胞体积增大、树突分支变复杂。使猫视皮质神经元细胞核增大,树突野扩大。说明生长发育期机体的中枢神经系统的微细结构的可塑性,而引起中枢神经细微结构改变的原因是输入信息的增多。同时有研究表明,技巧运动可使小脑purkinje细胞线粒体体积增大。这可能与小脑的主要机能为维持身体平衡、调节肌张力和协调行动有关。汤晓琴,冯慎远(1999)报告:经过长期游泳训练,大鼠小脑purkinje细胞线粒体超微结构发生明显变化,体积增大、数目增多、基质电子密度增大。形态计量学显示,线粒体体密度(vv)、面密度(Sv)、数密度(Nv)均增加,比表积减少。说明线粒体合成ATP的机能增强,同时扩大了与细胞质的接触面积,神经细胞可获得更多的ATP。

1.3运动对脊砚前角细胞的影响

阮奕文，通过运动对小鼠寿命和脊髓前角细胞神经元的数量的研究表明:运动不能延长小鼠的寿命,但可减轻脊做前角运动神经元在衰老过程中的丢失程度,大中神经元并没有减少,减少的主要是小神经元,而且神经元的胞体也增大。冯慎远通过对大鼠的游泳耐力训练实验指出：训练组大鼠前角细胞粒体的数量明显增多,蜡多而致密,基质电子密度增高。线粒体的体密度和面密度均比对照组的有很显著增大。线粒体岭的内表面附着许多带柄颗粒, 即三磷酸腺昔酶。它的增多或减少影响着能量转换的效益。万丽丽通过对发育期小鼠进行多运动形式的刺激实验,发现小鼠前角细胞的胞核、核仁显著增大,核质比增大。细胞核是控制细胞各种代谢活动的中心,调控着细胞的生命活动。而核仁是合成讯rRNA和组装核糖体的亚单位,核糖体的功能是合成蛋白

体。因此,脊健腰能段前角细胞运动后胞核、核仁增大,可能是神经细胞接受和输出信息量增加诱导的结果,与前角运动神经元蛋白质合成能力增强相关。

1.4运动对脑组织单胶类神经递质的影响

Welch BL等认为,当给予动物中等强度的应激,脑内NE的浓度开始上升,但不久即可恢复到正常水平。长时期的耐力训练可使大鼠脑内NE 和5-HT的含量明显升高,DA含量明显下降。脑内5-HT的含量与训练时间的长短有关,而与负荷强度的关系不大。5一HT在中枢神经系统中属于抑制性递质。其中大脑中5-HT在力竭运动后即刻至24h明显升高,48h开始下降,力竭运动引起中枢的拟制性效应在力竭运动后对h达到最高。NE在力竭运动后24h明显升高,DA无明显变化,5-TH变化最为敏感,可作为研究和评定运动性中枢疲劳的客观指标之一。一次性高负荷运动后导致未经运动负荷训练的大鼠脑脊液中DA及其代谢产物高香草酸显著减少,而经过运动训练的大鼠则无显著变化。因此,运动锻炼对脑内多巴胺含量有一定的影响。

1.5运动对脑、抗权化能力的影响

脑作为生物体的中枢,由于其自身高代谢速率、高脂质含量及相对较低的过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH- Px)水平而易于遭受氧化损伤。辛东等学者(1999)利用低温电子自旋共振(ESR)技术,对力竭性运动时大鼠脑组织进行了研究,发现脑组织在运动过程中氧自由基(0FR)信号强度逐渐增加,并具有对运动强度依赖的阶段性,超氧化物歧化酶(SOD)活性活动时无明显变化。恢复期2h升至峰值,脂质过