[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]1990年代，研究人員發表了一連串足以翻轉神經科學基石的研究成果。過去幾十年來，人們一直認為成熟大腦無法長出新的神經元。個體在成年期，思考能力就逐漸走下坡，大腦神經元開始退化，不再補充新的神經元。但是越來越多證據顯示，成年人的大腦能夠長出新的神經元。科學家在一項備受矚目的小鼠實驗中發現，小鼠光是在滾輪上奔跑，就能夠使海馬回（大腦中與記憶有關的部位）長出新的神經元。此後又有其他研究證實，運動對人類大腦帶來好處，尤其是年齡漸長之際，運動有助於降低罹患阿茲海默症及神經退化疾病的風險。但該研究也引發一個重要問題：運動究竟為什麼能影響大腦？
體能活動可以促進人體許多器官系統的功能，但這些影響通常與增進運動表現有關，例如走路或跑步時，肌肉需要更多氧氣，經過一段時間，心血管系統會擴張心臟的血管並生成新的血管來因應。這些心血管的變化能夠增強耐力，主要是因應運動的生理需求。然而，什麼樣的生理需求會讓大腦產生反應呢？
想要回答這個問題，我們必須重新思考對於運動的看法。人們通常認為步行及跑步是與生俱來的能力，但是我們和其他研究人員在過去10年來的研究顯示，這種普遍的想法並不正確。相反地，運動既是肢體活動也是認知活動。事實上，這種體能活動與大腦健康的關係能追溯到數百萬年前、人類演化出的兩項特徵。如果更了解人類運動時使用大腦的原因和方式，就能利用相關的生理途徑來設計新穎的運動方法，藉以增進人們的認知能力。我們已經開始進行研究。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]為了探討運動為何有益於大腦，首先需要思考：運動最有可能影響哪些大腦結構與認知功能？美國加州拉荷雅（La Jolla）沙克生物研究院（Salk Institute for Biological Studies）的蓋吉（Fred Gage）與普瑞格（Henriette Van Praag）帶領研究團隊，於1990年代發現小鼠跑步能使海馬回長出新的神經元，並指出這個過程與一種稱為腦源神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）的蛋白質生成有關。小鼠全身各部位及大腦都會產生BDNF以增進神經元的新生及存活。沙克生物研究院及其他研究團隊持續證明，齧齒類運動誘發神經元的新生，確實與記憶任務表現較佳有關。這些研究結果之所以令人吃驚，是因為健康人類在老化過程中記憶變差的現象，與海馬回萎縮有關；神經退化疾病（例如阿茲海默症）患者的海馬回萎縮更嚴重。這些從齧齒類身上獲得的發現，讓我們初步見識到運動如何減少海馬回的萎縮。
繼動物實驗之後，研究人員繼續進行一連串研究，證明有氧運動也能促進人體生成BDNF，並強化重要腦區的結構（體積及連結度），包括海馬回。艾瑞克森（Kirk Erickson）與克雷默（Arthur Kramer）在伊利諾大學香檳分校進行一項隨機試驗，發現連續12個月的有氧運動能提高BDNF含量、增加海馬回體積，並改善老年人的記憶。
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