喝杯茶

不同的科學家採用不同的動物理論來解釋運動如何強化或重塑大腦，每一個理論都牽涉到大量彼此相關的生物化學機制。一項受歡迎的假設指向類胰島素生長因子(IGF-1；Insulin-like growth factor 1)，它是一種在血液中循環的蛋白質，在運動時會大量產生。IGF-1無法進入大腦─通常會被擋在血腦障壁之外─但是運動被認為能幫助IGF-1穿過血腦障壁，啟動神經新生和其他大腦組織的變化。

其他研究人員則指向腦源神經滋養因子(brain-der ived neurot rophic factor ;BDNF)，認為這是為什麼運動能帶來許多有益心智的影響。BDNF是一種在大腦中和身體其他部位生成的蛋白質，在運動期間和運動後會大量出現。已知BDNF能幫助神經元發展茁壯，也能讓大腦將短期記憶轉換成長期記憶。

還有另一種是成骨蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)。西北大學費恩柏格醫學院(Feinberg School of Medicine)的科學家，在實驗室老鼠身上控制其大腦中成骨蛋白的濃度。在全身所有組織中都能找到的成骨蛋白，會以各種方式影響細胞發展，而其中某些方式是我們不樂見的。

在大腦中，成骨蛋白已經被發現與控制幹細胞分裂有關。你的大腦裡面充滿了成熟的幹細胞，只要給予正確的刺激，它們就會分裂變成額外的幹細胞或新生神經元。當我們老化時，這些幹細胞反應會變得比較遲鈍，無法毫無困難地分裂，也會突然進入一種細胞的睡眠狀態。

成骨蛋白就像一種睡眠輔助品，西北大學神經學主任和許多關於這種物質的研究報告作者約翰‧凱斯勒(John A. Kessler)說道。你的大腦中成骨蛋白和其信號愈活躍，大腦內的幹細胞就變得比較沒有活性，大腦中也比較不會發生神經新生的現象。你的大腦會成長得比較慢、比較不靈敏，且不論你目前年齡和生理上的老化狀態為何都一樣。

但是運動能逆轉成骨蛋白讓大腦不靈敏的影響，凱斯勒博士說道。在他實驗室的研究中，與不太運動的控制組老鼠相比，在滾輪上跑步的老鼠一週內能減少百分之五十與成骨蛋白相關的大腦活動。跑步的老鼠頭蛋白(noggin)的量也大幅增加，頭蛋白名符其實就是大腦的蛋白質，是成骨蛋白的死對頭。你大腦中的頭蛋白愈多，成骨蛋白活動愈少，幹細胞更能分裂，神經新生也更多。西北大學研究室裡面的老鼠直接被注射大量的頭蛋白，凱斯勒博士說：「如果小老鼠的世界真的存在，那牠們就變成小老鼠界的天才。」牠們在其他測驗中取得高分，成績令人驚嘆。

運動是否能直接減少成骨蛋白活動或增加頭蛋白的生成目前仍是未知數，可能也沒這麼重要，因為成果已經不證自明。透過一連串複雜的頭蛋白和成骨蛋白互動，體能活動讓神經幹細胞能保持活性，出現新生的腦細胞。「如果喜歡運動的人想要一個運動的理由，這應該就是最好的一個」，凱斯勒博士說道。但不要急，好戲還在後頭。運動也會重塑每一個腦細胞，就像運動能讓肌肉束變得更強壯一樣。如果你運動的話，肌肉一定會變得更結實，部分原因是肌肉粒線體的數量增加。這種小小的細胞器在細胞核附近漂浮，幫助製造能量；細胞中粒線體密度愈高，細胞活力愈旺盛。大腦和肌肉一樣，在運動期間也會動起來。「大腦必須努力運作，才能讓肌肉活動)，讓身體系統同時動起來，美國南卡羅萊納州公共健康學院教授傑‧馬克‧戴維斯(J. Mark Davis)博士說道。掃描結果顯示，大腦許多部位的新陳代謝在人體運動期間會突然增加，但目前還不清楚，這種運動中的腦細胞，是否和肌肉細胞一樣產生適應性和改變。

戴維斯博士和其同僚讓幾隻老鼠奔跑八週，其他老鼠則維持不太活動的狀態。兩個月之後，研究人員讓兩組老鼠在跑步機上面跑到筋疲力竭。之前有跑步的老鼠體格比較好，在跑步機上面能持續的時間，幾乎是沒有跑步的老鼠的兩倍，其大腦細胞的形狀也比較好。當科學家檢查有做運動的老鼠的腦部組織樣本，發現生物標記指出大腦細胞生成新的粒線體；在沒有運動的老鼠腦部，並未出現類似的現象。

這些科學發現的隱含意義令人振奮，新生的腦細胞應該能夠抵抗疲累，戴維斯博士說道，因為身體疲勞的訊號有一部分是從大腦發出的。活動你的身體可以訓練大腦，讓你能動得更久，並放大運動的效益。這就是這些科學研究找到的好處。新生的腦細胞也能減少心智上的疲累，讓你的思考更敏銳，「就算你覺得提不起一點力氣」，戴維斯教授說道。或許最重要的是，較高的粒線體密度理論上能讓身體免於某些神經性的疾病，「(其他科學研究)提出某些證據，說明大腦中的粒線體數量不足，在神經退化性疾病方面扮演著一定角色」，其中包括阿茲海默症或帕金森氏症，戴維斯教授說。如果大腦細胞中「有大量的粒線體儲備量」，就能為這些疾病提供一些緩衝。在維持或促進人類認知能力方面，「目前沒有任何藥物或方法，有效程度能和運動相媲美」，希爾曼博士說道。運動的影響甚至超越思考和記憶的能力，大幅改善你的情緒。