TA们为什么既是学霸，又能是奥运冠军？
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2024
本届巴黎奥运会上，人们发现运动健儿们不仅有强健的体魄，而且“双商”在线，一些奥运冠军还是世界各大名校的高材生，学业成绩同样一流。在他们这里，“四肢发达头脑简单”不再成立。来自哈佛大学医学院、一份超过20年的研究发现，如果说强健肌肉和增强心肺功能只是运动最基本的作用，运动最关键的作用是强健或改善大脑。
奥运冠军用亲身经历说明，运动能有效帮助提升学习效率，它在提升记忆力、专注力和抗压力上具有非常明显的作用。
01
四肢发达，头脑不简单
在《运动改造大脑》一书中，作者约翰·瑞迪具体说明了身体活动为什么以及如何对我们的思考和感受方式起到至关重要的作用，同时还解释了运动如何促使大脑的学习功能区域开始工作，如何影响情绪和注意力，如何预防压力以及如何逆转大脑中某些老化因素的影响。
研究人员发现，人们在运动后学习词汇的速度比运动前提高了20%，学习速度和BDNF水平有直接关系。
1990年，科学家发现了BDNF，一种叫做脑源性神经营养因子（BDNF）的物质在运动过程中大量产生，BDNF像营养神经元的肥料一样存在于大脑中，作用是负责建立和保养神经细胞回路，是“大脑的优质营养肥料”。研究证明，BDNF不仅对神经细胞的存活很重要，而且对神经细胞的生长也很重要，因此它对学习很重要。
运动时，BDNF不但能帮助大脑增加IGF-1（胰岛素样生长因子，也被称为促生长因子）含量，而且还激活神经元产生发送信号的神经递质，比如血清素和谷氨酸盐，还会刺激更多BDNF受体的产生，增强神经元之间的联系以巩固记忆。尤其是BDNF，似乎对建立长期记忆很重要。
众所周知，神经网络越多，储存的记忆和经历越丰富，学习起来也就越容易。因为学习是前额叶皮质指导、调动许多区域共同参与的过程。大脑必须意识到进入的刺激，随后把它放到工作记忆里，同时给予情感上的重视，并把它和过去的经历相关联，再把整个信息与海马联系起来。
这些研究证明，有氧运动和复杂活动能够对大脑产生有益的影响，并且它们之间是互补的。有氧运动释放更多的血液、氧气和营养物质到大脑，从而巩固大脑细胞之间的连接、产生更多突触来扩大神经网络、刺激海马体（海马体是大脑中与记忆形成相关的区域，运动可以增加海马体的体积，从而提高记忆力和学习能力）新生的干细胞分化形成功能性神经元，为大脑创造良好的学习环境。
而中等强度的运动则能够激活大脑细胞内代谢清理小组的行动，产生清楚自由基、DNA碎片和炎症因子的蛋白质和酶，控制有害物质对细胞的破坏。生活在有更多感官刺激和社会化刺激的环境的动物，大脑结构和学习能力都会有所提升。这不仅对学生学习具有重要意义，也为成年人提供了保持和提高认知能力的有效途径。
2007年有一个著名的实验证实，在跑步机上完成一次35分钟、心率达到最大心率的60%或70%的锻炼后，被试者的认知灵活性大大增加。
而在学习一些难度较高的运动技能时，连接小脑、基底核与前额叶皮质的神经回路开始变得活跃，动作就会越来越精准。随着不断重复与练习，神经纤维外面会形成更厚的髓鞘。髓鞘能够提升提高信号发送的质量和速度，继而提高神经回路的效率。
总的来说，运动通过在三个方面的工作来提高学习能力：首先，完善思维模式以提高警觉力、注意力和驱动力；其次，它让神经细胞准备就绪，并促进它们相互连接起来，这是连通新信息的细胞基础；最后，运动激发海马的干细胞分化成新的神经细胞。
02
焦虑是一种认知错误
现代社会，无论从事何种工作或是完成学业，焦虑都随时可见。在应激反应中，焦虑是对某一时刻发生威胁的一种自然反应，此时交感神经系统和下丘脑-垂体-肾上腺轴进入高速运转状态。焦虑会压迫意识，让大脑失去洞察力，无法正常思考。
研究人员发现，在运动背景下增加心率和呼吸频率时，这时候的生理信号是不会导致焦虑症发作的。这显然是一个有意义的发现，它告诉我们：焦虑想法是一种认知上的错误解读。
相应的，我们可以利用运动的方式减少焦虑症状，而且随着自身机能水平的提高，可以逐渐摆脱焦虑的症状。
原理是：体育运动不仅降低了肌肉的静息张力，还中断了传向大脑的焦虑循环。一组研究结果表明，运动组的焦虑得分下降了14%，体能水平提高了85%。
恐惧是焦虑最严重的一种形式，如何才能找到机会消除焦虑呢？
答案就存在于被称为“恐惧消退”的神经机制内。尽管我们无法抹去原始的恐惧记忆，但实际上可以通过建立一个新的记忆并不断强化它，来覆盖掉恐惧记忆。认知行为疗法便是来源于此。
运动是如何在缓解焦虑上发挥作用呢？
第一是分散注意力。运动让人们的心思都集中在一件事情上，减少去思考焦虑之事的机会。
第二是缓解肌肉紧张。焦虑者的肌肉纺锤体内有过度活跃的电信号模式，运动可以缓解这种张力。
第三是增加大脑资源。到目前为止，我们已经知道运动不仅会短时间内提高血清素和去甲肾上腺素含量水平，而且还具有长期性影响。血清素几乎对焦虑回路系统的每个环节都有作用。
第四是提供不同结果。焦虑激活了交感神经系统，因此会感觉心跳和呼吸加剧。有氧运动就有这些相同的征兆，而且是有益的。我们的头脑可以期待一次类似的惊恐，只不过它是由有益的、积极行动所带来的。
第五是变更神经回路。凭借运动激活交感神经系统，就可以摆脱被动焦虑等待的困境，从而阻止杏仁核的失控，阻止它不断强化周遭事物充满危险的想法。
第六是提高恢复能力。你知道自己可以有效地控制焦虑，避免其转变成恐慌，心理学术语叫做“自我掌控”。
03
优化大脑，运动是唯一有效工具
《运动改造大脑》一书作者一直竭力要证明的观点是，对于优化大脑来说，运动是唯一最有效的工具。
从人体运动学专家到流行病学专家都已经反复证实，体能越好，大脑的功能就越好。体能好的孩子在执行能力认知测试中的得分要优于体能差的孩子，一项对各个年龄段数万人的人口学研究表明，体能水平提升与积极的情绪直接相关，而且还能缓解焦虑和压力水平。
研究一致表明，体能越好，大脑的适应力就越强，当体能得到了增强，大脑自然会随之改善。
生物学家伯恩德·海因里希在《与羚羊赛跑：动物教我们奔跑和生存》一书中，讲述了人类是一种有耐力的运动。远古时候人类总是一直在奔跑，为了追捕到羚羊甚至能在平原上奔跑数天。海因里希说，即使羚羊是跑的最快的动物，我们的祖先仍然有办法捕获它们，方法就是让羚羊精疲力竭。羚羊是短跑能手，但它们的代谢系统无法支持它们长时间持续奔跑，但我们人类却可以。
虽然我们现在已经无需通过狩猎生存，但这种长途奔跑的能力一直刻在基因里：“如果放弃这种活动，就打破了50万年来一直稳定存在且微妙的生物平衡关系。”
因此，我们需要运行耐力代谢系统来保持大脑处于最佳状态，不妨遵循祖先的惯例，每天行走和慢跑、每周长跑几次，然后时不时进行追逐猎物似的疾速奔跑。
在一次高强度运动的中间，需要多次短时疾跑才可以越过无氧阈值。无氧条件下，肌肉开始利用直接储存于肌肉组织内的肌酸和葡萄糖，这是一个乳酸逐渐增加的复杂化学反应过程，这时候会感觉到大腿和胸部有刺痛感，叫做“无氧阈值”（anaerobicthreshold）。
心率接近最大心率时，尤其是进入到无氧状态，垂体就会分泌出人体生长激素（humangrowthhormone，HGH），长寿人群将其称之为“青春之泉”。HGH的分泌量会随着年龄的增长而减少，无论男性还是女性，中年时这种激素的水平只是儿童时期的1/10—而久坐不动的生活方式更会加速这种衰减。
通常，人类生长激素在血液里只停留几分钟，而一次疾速短跑可以使血液中增加的人体生长激素维持4小时之久。
英国巴斯大学的一项研究表明，在健身单车上锻炼，再增加一次30秒钟的加速短跑，就能使人体生长激素的水平提高到原来的6倍，并且在短跑2小时后，它会达到最高峰值。
在高强度运动下，内啡肽、心钠素、内源性大麻素和整体神经系统中流动着的多种神经递质，达到了极高水平，这些因子的综合作用会让人体感受到一种极大的幸福愉快感，这种情况下，大脑忘却了一切痛苦。
一位马拉松选手说，超越你自己认为的能力极限，即使在这种痛苦中也能坚持停留一两分钟，你就能超越自我而进入到一种纯净的精神状态中，你就会感觉到自己可以战胜所有挑战。
来源：《运动改造大脑》，作者约翰·瑞迪[美]