怎麼動才能事半功倍,不致徒勞無功?成大蔡佳良從結合運動醫學、認知神經科學的跨域觀點一一解析。
攝影/黃國彰

「運動,做就對了!」是這樣嗎?

科學證據顯示,運動不只能強身健體,更是活化認知功能、延緩大腦退化的一帖良藥。但是,就像胃痛要吃胃藥、感冒要吃感冒藥,「怎麼運動」也是一門專業,可不像電視廣告說得那麼容易。

「運動如藥方,也有類型與功效之分,而強度、頻率更是各有講究。」成功大學體育健康與休閒研究所特聘教授蔡佳良提醒我們:「沒有對症下藥的運動,恐怕到頭來只是徒勞無功!」

從慢跑、健走、瑜珈、重量訓練、羽毛球到太極拳,面對琳琅滿目的運動項目,你知道自己適合哪一種嗎?運動可以預防失智嗎?如果想建議老年人從事運動,要注意哪些地方?運動既耗時又費力,我們該怎麼避免誤入「無效運動」的陷阱?甫於2017年獲得科技部傑出研究獎的蔡佳良,從結合運動醫學、認知神經科學的跨域觀點一一解析。

有氧運動:失智症預防的新寵兒

根據中華民國國家發展委員會預估,臺灣將於2025年邁入超高齡化社會,如何預防失智症等神經退化性疾病,成為社會大眾關注焦點,也吸引跨域學者投入探究。蔡佳良的研究主軸之一,正是想要透過「長期、規律運動」為介入方案,提前預防神經退化性疾病(包含阿茲海默症、帕金森氏症)的發生,或至少延緩認知退化的趨勢。

根據最新研究顯示,認知退化與失智症的病理成因之一,是大腦海馬迴中累積了過多乙型澱粉樣蛋白和Tau蛋白,干擾腦神經系統運作。「那麼,我們該怎樣把這些不好的蛋白代謝掉呢?」蔡佳良指出,有氧運動很可能就是答案。

中華民國國家發展委員會預估,臺灣將於2025年邁入超高齡化社會,如何預防失智症等神經退化性疾病,跨域學者們紛紛投入找方法。
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連續進行有氧運動20至30分鐘,肌肉反覆收縮的過程會促進BDNF(腦衍生成長因子)、IGF-1(類胰島素成長因子)等荷爾蒙分泌,當這些荷爾蒙隨著因運動而加快、加重的心跳流遍全身,便能在進入大腦時,一併把不好的乙型澱粉樣蛋白與tau蛋白給代謝掉──這樣的生理機轉,已經在動物研究上得到證實。雖然在人類身上很難採用大腦或脊髓部位的侵入性研究方式,仍可透過腦波、血液生化指標、認知表現等方式,交叉印證有氧運動對預防失智真的很有效!

蔡佳良發現,有氧運動對於上述各項指標,能夠發揮多管齊下的效益。相較於肌力運動,經過四到六個月規律的有氧運動,更能全面且有效改善輕微認知障礙病人的退化情況,甚至讓他們在某些指標上表現得與一般人無異。因此,如果想要避免步入老年後出現健忘、失智等認知退化現象,可以優先選擇有氧運動(例如︰健走、跑步、騎腳踏車、游泳……等)。但如因心肺或其它身體問題無法從事有氧運動,肌力運動也可列入預防失智症的考量。

蔡佳良建議,避免步入老年後出現健忘、失智等認知退化現象,可優先選擇有氧運動來預防。
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「這當然不代表其他運動都已經無用武之地。」蔡佳良強調,「大腦的構造和功能十分複雜,運動絕對沒有那麼神奇,千萬別想要只靠一項運動,就能改變整顆大腦。」

運動的世界如此浩瀚,有氧運動只是其中之一;人類的認知功能也包含甚廣,當然不是僅靠有氧便能全盤顧及。舉例來說,如果想要訓練一個人的「注意力」、「認知控制」,打羽毛球、桌球……等球類運動也許是更好的選擇。

運動的分類學:該慢跑,還是打球?

不同於慢跑,羽毛球是一種「開放式運動」。簡單來說,就是「有對手互相競賽」的運動類型,大多數的球類運動都屬於這個範疇。至於獨自進行、沒有對手、可依照自己的節奏執行的「封閉式運動」,則包括較廣受討論的有氧運動、肌力運動。

蔡佳良探討不同運動類型對於改善認知退化的效果,所採用的運動分類架構如圖:先區分開放式運動/封閉式運動兩大區塊,封閉式運動底下又包含有氧運動/肌力運動。他發現,過去被學界忽略的開放式運動,對於腦波訊號、血液生化、認知能力等指標的改善,亦有其獨特效益。
企劃腳本/林義宏  美術設計/林柏希

開放式與封閉式運動,是運動研究領域常見的分類架構。熱愛羽毛球的蔡佳良發現,世界上絕大部分運動生理研究聚焦探討的運動項目,不是有氧、就是肌力,很少人去探究開放式運動的認知功效。

蔡佳良認為,從「認知負荷」的角度來看,開放式運動其實非常值得研究。「開放式運動所需的認知負荷,明顯比封閉式運動高出許多。」他分析,「當你在場上必須面對另一名對手,當下的身體動作,勢必無法完全按照自己的節奏進行,還得考慮對方的速度、技巧、策略,即時跟進調整。」

就像我們經常在球場上聽到要「動腦打球」,觀察對手、假動作、瞬間的臨場反應,都可以算是一種認知訓練。蔡佳良認為,開放式運動正是一種「合併認知訓練」的運動。果然,研究發現,雖然有氧運動的確較有助於記憶力方面的認知表現,但若同樣長期、規律地進行開放式運動,對於注意力、認知控制的指標有很大幫助!

預防勝於治療:給大腦的日常運動處方

除了開放式/封閉式、肌力/有氧,其他的運動類型對於大腦功能又有什麼功效?

「我的研究,其實是一整片運動醫學領域的其中一小塊。」蔡佳良自謙地說著,一邊拿出一張圖片,乍看像在玩連連看遊戲,將大腦不同腦區、所掌管的功能、以及適用的運動項目一一對應。這是他博覽文獻,統整全球運動醫學與運動認知神經科學研究證據的心血結晶。

除了有氧和肌力運動能透過促進BDNF(腦衍生成長因子)、IGF-1(類胰島素成長因子)分泌,幫助提升記憶力與執行控制,透過日常各項運動,對不同腦區所掌管的認知情緒功能進行訓練,更能全面改善大腦運作。
企劃腳本/林義宏  美術設計/林柏希

不同運動項目所訓練到的認知功能、誘發的荷爾蒙都不盡相同,對大腦起作用的區域也不一樣。如果想要增進「情緒調控」,涉及大腦的杏仁核,此時最適合的運動項目是伸展、瑜珈,長期下來可以平靜身心;如果想改善「平衡感」,涉及到小腦,可以透過直排輪來進行訓練,近期蔡佳良也試著探究太極拳對平衡感、身體控制的助益。

「常有人說運動就是藥方(exercise is medicine),但我更希望把運動擺在『預防』的角色。」蔡佳良表示,雖然自己的研究對象大多為輕微認知障礙患者、或有失智症家族史的個案,但運動對大腦的生心理功效適用於任何人。考量自己的需求,選擇適合的運動項目,才是聰明運動的不二法門。

別做白工!運動強度不足,只算身體勞動

談到預防失智,可能會有人想建議家中長輩多多運動,卻碰到這樣的回應:「我每天做很多家事、有去公園走走啊。」只是,嚴格來說,這些可能都不算是「運動」。

蔡佳良指出,所謂運動,必須要「能增進任一項體適能指標」,否則充其量只能稱為「身體活動」,甚至是徒然磨損身體、虛耗時間的「勞動」。

蔡佳良提醒,運動必須達一定強度,不然只算是自我心理安慰的「身體活動」。
攝影/黃國彰

體適能指標包含心肺功能、肌力、肌耐力、柔軟度等項目。以心肺功能而言,最簡易的測量方式是「安靜心率」,次數越低表示心肺功能越好,心臟能夠較有效率地傳輸血液至全身上下。蔡佳良舉例,環法自行車賽的冠軍車手,每分鐘的心跳甚至僅需三十幾下。另外,「肌力指標」通常是肌肉單次反覆動作,所能負擔的最大重量(重量訓練常說的1RM)或最多重複次數(肌耐力);「柔軟度指標」則是肢體關節的最大伸展長度。

「在運動科學界,運動的定義,就是要能讓至少一項體適能指標得到進步。」臺灣教育部在體育教學上參酌學理觀點,相當重視「體適能」的觀念,這也是為什麼從國小到高中,學校體育課的期末考往往會納入相關項目的緣故。

說到這裡,你還記得教育部當年力推的「運動333」嗎?

解構「運動333

333運動法,指每週至少運動3次,每次至少運動30分鐘,且每次運動後的心跳速率需達到每分鐘130次以上。但你確定這樣就夠了嗎?
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除了選擇運動項目,做到充足強度之外,「頻率」更是運動能否真正改變大腦的關鍵。臺灣社會曾經盛行「運動333」的觀念,如今可能還有許多人默默奉為圭臬,但蔡佳良坦言,依照國際標準,「運動333」實在過於寬鬆,其中也有些為宣傳而簡化的部分,值得進一步細究。

每週至少運動三次?

根據世界衛生組織,每週至少要運動五次,才稱得上「規律運動」。當然,最好還是一週七天都有運動!

每次至少三十分鐘?

同樣參考世界衛生組織,每次運動時間至少要達到六十分鐘才足夠。當然,這未免,也太嚴格。蔡佳良參考運動醫學學會的研究報告,指出六十分鐘可以拆成「六個十分鐘」,善用忙碌生活裡的小空檔從事運動,一點一滴的累積,健康效果等同一次動滿一小時。

心跳130下?

實際上,重點是運動強度至少要達到「中等」,也就是最大心跳率的65%以上。最大心跳率的算法是「220-年齡」,若以國民教育階段或大學生的年紀來計算,心跳130下的標準尚屬合理,但如果年紀稍長,便要稍加考量。以50歲為例,心跳只要達到110下,就屬於中等強度的運動。蔡佳良提醒:「如果太久沒運動,務必量力而為、循序漸進,不要被單一標準給綁架了!」

「單次健身運動」正夯,如何解讀?

蔡佳良的研究旨在探討長期、規律運動對身心健康的效益,但到底要維持多長時間的運動習慣,才能真正改善健康?

近年運動科學提倡「單次健身運動」,主張只要強度與時間充足,即使只做一次運動,也能馬上提升腦波訊號與認知功能的表現。然而蔡佳良認為,腦波訊號的改善,充其量代表運動可以暫時提升「覺醒程度」,把人從原本昏昏欲睡的狀態中喚醒,認知功能自然也會隨之進步。

「但這跟長期的健康改善,依然是兩回事。」他再一次以藥物比喻,「就像吃了幾顆藥,短期內出現藥效,但幾小時後效果又消失了。」

根據蔡佳良的研究經驗,所謂長期運動,至少要達到四個月以上,安靜狀態下的腦波訊號與血液生化指標才會獲得實質改善。不過,這並非否定單次運動的價值。蔡佳良說,他也曾經做過實驗,發現單次運動確實能造成健康指標的波動,「對我來說,這不能說是『健康改善』,但至少能讓我知道,運動還可以對你的身體產生效果,代表有改善的空間跟潛能存在。」

蔡佳良研究發現,所謂長期運動,至少要達到四個月以上,安靜狀態下的腦波訊號、血液生化指標才會獲得實質改善。若想透過運動改善身心健康,必須長期規律運動,讓運動融入生命,成為一種生活方式。
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單次運動,可以「暫時」提升身心狀態;長期、規律運動,才能全盤改善身心健康。對於「單次健身運動」這個新潮的學界議題,蔡佳良的看法似乎相對保守,其實是在避免過度誇大,公允看待不同研究取向所提供的證據。

「如果你需要的是幫大腦短暫開機,可以選擇單次健身運動。」蔡佳良說,「但如果想要改善整體身心健康,就要長期規律運動,讓運動融入你的生命,成為一種生活方式!」

採訪撰稿/林義宏
編輯/林俊孝
攝影/黃國彰

研究來源
蔡佳良(2013)不同運動型態中老年人執行不同認知作業之橫向與縱向研究:從大腦相關事件電位與功能性磁振造影來探討。科技部專題研究計畫(優秀年輕學者研究計畫)。
蔡佳良(2016)長期運動介入對失智症家族與輕微認知障礙老人的認知神經生理與生化表現效果。專題研究計畫(一般研究計畫)。