随着人口老龄化加剧,脑健康成为全社会关注的焦点。科学研究不断探索延缓大脑衰老的有效手段,而身体活动作为调节身体健康的重要因素,其与大脑健康的关系备受瞩目。当前,借助现代科技的进步,利用加速器(加速度计)量化身体活动强度,结合神经影像技术对大脑结构的精准测量,揭示了身体活动与大脑年龄之间的深刻联系,为推动脑健康干预提供了崭新视角。 人的大脑随年龄增长会发生一系列结构性变化,这些变化不仅影响认知功能,还与多种神经退行性疾病相关。传统用年龄来衡量衰老,但不少研究发现,实际的脑龄与生理年龄可能存在显著差异。借助机器学习技术,科学家利用MRI等神经影像数据训练模型,能够预测个体的“大脑年龄”,即脑结构所表现的生物学年龄。
预测大脑年龄与实际年龄的差值,即脑龄差指标,成为衡量大脑加速衰老的重要标志,正逐渐成为神经科学和公共健康领域的热门研究方向。 近期一项基于英国生物库(UK Biobank)大规模人群数据的研究,以超过1.4万条脑部影像特征构建了精准的脑龄预测模型。采用先进的Light Gradient-Boosting Machine(LightGBM)集成学习算法,该模型显著提升了脑龄预测的准确度。研究更进一步结合了参与者连续七天佩戴的腕部加速度计数据,客观记录各级别的身体活动时间,包括轻度、中度、剧烈身体活动及中高强度身体活动,进而分析不同身体活动量对脑龄差的影响。 研究发现,不同强度的身体活动与脑龄存在独特的U型非线性关系,这意味着过少和过多的身体活动均可能带来负面影响,只有适度的身体活动能够有效减缓脑龄的增长,实现大脑的延缓衰老。这一发现突破了传统简单线性相关的认知,彰显了个体化运动处方的重要性。
此外,脑龄差还被证明在身体活动对认知功能和多种脑部疾病之间发挥部分中介作用,进一步凸显脑龄作为连接生活方式与脑健康的桥梁地位。 该项研究不仅在理论层面深化了对身体活动与大脑健康关系的认识,同时通过客观加速度计测量,克服了以往依赖自我报告身体活动数据带来的主观偏差。加速度计能够全天候、连续捕捉真实的活动强度和频率,为精确评估构建科学运动方案提供坚实基础。与此同时,结合神经影像学的全脑结构数据,从脑区体积、皮质厚度、白质病变等多维度反映脑衰老的微观变化,为揭示机制开辟了新路径。 从生物机制角度分析,适度身体活动有助于增强大脑的血液循环,促进神经营养因子如脑源性神经营养因子(BDNF)的分泌,提升神经元的可塑性与存活率,改善认知功能。反之,身体活动不足可能导致血流不足、神经功能减弱,加速脑退行性改变。
而过度剧烈运动则可能激活氧化应激通路,引发炎症反应,对脑组织产生潜在损伤。平衡的身体活动水平有助于维护能量代谢稳态,优化胰岛素信号通路,间接影响脑健康。 在实际应用层面,这项研究为公共健康策略和临床干预提供重要指导。个体可通过可穿戴设备实时监控身体活动状态,科学制定适宜的运动计划,既避免久坐带来的风险,也防止过度运动的潜在危害。医疗机构与健康管理平台能够基于脑龄评估,早期识别脑衰老风险,结合生活方式调整建议,实现精准预防与个性化管理。 此外,研究还揭示了身体活动与特定脑区结构的关联。
例如,中度身体活动与大脑某些皮层和皮下核团的体积正相关,暗示此类运动或促进相关神经回路的健康维护。白质高信号病变体积则与身体活动时间负相关,提示充足身体活动可能减缓脑白质病变的进展,保护神经连接完整性。这些发现为后续机制研究提供了重要靶点,也为促进认知健康和预防神经疾病提供科学依据。 尽管该研究以大样本规模和高精度测量为优势,仍存在局限性。其横断面设计难以明确因果关系,未来需要长期随访验证身体活动对脑龄变化的影响。研究对象以白人中老年人为主,代表性有限,有待多族群研究扩展结论的外推性。
环境、遗传等复杂因素也可能调节身体活动与脑龄的关系,需要深度挖掘与综合分析。 展望未来,结合多模态神经影像技术、精准运动监测及基因组学,探索身体活动对脑老化的多层次影响机制,有望推动脑卒中、痴呆等复杂脑病的预防和治疗进入新纪元。利用机器学习模型持续优化脑龄预测,应用于临床和健康管理,将加快实施个性化医疗,提升全民脑健康水平。 身体活动作为一种积极的生活方式,通过其对脑结构和功能的全方位影响,成为实现健康老龄化的重要手段。科学认识并合理调控身体活动的“适中范围”,将有助于最大化促进大脑健康,延缓脑衰老进程。如今借助加速度计等可穿戴设备进行客观数据采集,结合精细的神经影像分析工具,使这一目标更为可及。
未来通过持续科技创新和跨学科合作,可望实现身体活动与脑健康的智慧管理,惠及更广大人群的生活质量和生命健康。