作者\\ 陳林生 (美國德州大學奧斯汀分校運動生理學博士)
一般大眾以身體健康為目標來運動，通常以增加健康體適能為目的，包含增加肌肉量、肌力、心肺功能、活動度（柔軟度）、改善身體組成（增肌減脂）。很多人不知道的是，當我們在跑步機上揮汗、在深蹲架前挑戰重量時，改變的不只有心肺功能與肌肉線條，大腦結構、功能實際上也可以透過運動改善。
神經科學與內分泌學研究證實：骨骼肌不只是一個負責動作與發力的器官，更是一個「內分泌器官」。肌肉在收縮運動時釋放的化學信號，能直接跨越血腦屏障重塑大腦，形成緊密的「肌腦軸（Muscle-Brain Axis）」。 運動究竟是如何影響大腦？能不能提升記憶力與專注力？對預防失智到底有沒有用？本文將討論一些神經科學與內分泌領域的科學文獻，介紹運動如何透過「肌腦軸」影響大腦健康。
什麼是「肌腦軸」？
過去人們認為大腦單向控制肌肉活動，但現代生理學發現兩者之間存在雙向溝通。當肌肉收縮時，會合成並分泌多種具備內分泌功能的細胞因子與胜肽，統稱為「肌肉激素（Myokines）」，同時調節各類運動中產生的代謝產物（像是乳酸）。這些由運動刺激、肌肉收縮所驅動的肌肉激素與代謝物進入血液循環後，能直接或間接地穿過血腦屏障（Blood-Brain Barrier, BBB），作用於神經元、星狀膠質細胞及微膠細胞，進而調節神經新生、增進神經可塑性、促進腦部血管新生、調節神經發炎與能量代謝。
運動如何具體改善大腦功能？
文獻指出，運動主要透過以下幾條分子途徑：
- 腦源性神經營養因子（Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF）：大腦區域中，海馬迴是對運動最敏感的結構之一，海馬迴是負責記憶形成、學習能力與空間定位的核心中樞。而腦源性神經營養因子是大腦神經元存活、生長、分化與突觸可塑性的關鍵神經營養因子。在動物與人體研究中，單次與長期規律運動皆能促使 BDNF 顯著上升。人體臨床研究顯示，進行 3 個月的有氧運動訓練，可使健康受試者的海馬迴體積增加 12%，甚至使思覺失調症患者的海馬迴體積增加 16%。
- 組織蛋白酶 B（Cathepsin B）：肌肉收縮會活化 AMPK（單磷酸腺苷活化蛋白激酶）路徑，促使肌肉產生組織蛋白酶 B 進入血液。組織蛋白酶 B 能穿透血腦屏障進入大腦，刺激海馬迴前驅細胞分泌 BDNF。在基因剔除動物實驗中，缺乏組織蛋白酶 B 的小鼠在運動後無法獲得空間記憶與神經新生的改善，證實了肌肉分泌組織蛋白酶 B 對於維持大腦認知的重要作用。
- PGC-1α–FNDC5–鳶尾素（Irisin）軸：運動會激活骨骼肌中的 PGC-1α 訊號，進一步誘導肌細胞膜蛋白 FNDC5 的表現，隨後裂解為肌肉激素「鳶尾素（Irisin）」釋放至循環中。Irisin 不僅能促進白色脂肪棕色化以增加代謝，還能傳遞訊號進入中樞神經系統，活化海馬迴 BDNF 表現，減少神經發炎並保護突觸完整性。研究更指出，Irisin 在阿茲海默症動物模型中能挽救受損的神經可塑性與記憶缺陷。
- 犬尿氨酸（Kynurenine, KYN）的代謝轉化：身體在承受壓力或發炎時，色胺酸代謝會偏向生成具神經毒性的「犬尿氨酸（KYN）」，KYN 能輕易穿過血腦屏障，導致神經發炎、神經細胞凋亡與憂鬱症狀。耐力訓練能透過 PGC-1α 途徑大幅提升骨骼肌中「犬尿氨酸轉氨酶」的表達。肌肉中的犬尿氨酸轉氨酶，會搶先在周邊血液中將 KYN 轉化為「犬尿喹啉酸（Kynurenic Acid, KYNA）」。KYNA 無法通過血腦屏障，因此阻斷了毒性分子入侵大腦的路徑，同時具備抗發炎功效，發揮「肌肉為大腦排毒」的減壓與情緒保護機制。
- 代謝產物與能量信號：
乳酸（Lactate）： 運動中肌肉無氧醣解產生的大量乳酸並非廢物，它經由單羧酸轉運蛋白進入大腦，作用於血腦屏障上的羥基羧酸受體 1（HCAR1），透過 PI3K/Akt 與 ERK1/2 路徑誘導血管內皮生長因子 A（VEGFA）表現，促使海馬迴與皮質微血管新生，改善腦部血流灌注與神經滋養。
β-羥基丁酸（BOHB）： 長時間或高強度運動促使血中酮體（BOHB）上升，BOHB 進入海馬迴後扮演表觀遺傳的調節者，抑制第一類組蛋白去乙醯酶（HDAC2/HDAC3），並驅動 BDNF 的大量轉錄與神經保護。
三、 想獲得這些大腦效益，該如何安排運動課表？
文獻明確指出：運動對大腦的保護並非單一運動即可達成，不同的運動型態（Modality）透過相異的分子途徑對肌腦軸產生互補效益。要最大化大腦認知功能、記憶力與防失智效果，最佳策略是採取「複合式訓練模式」：
| 運動型態 | 對大腦與身體的核心效益 | 建議處方與頻率 (參考 ACSM 給一般健康成年人的運動處方) |
| 中等強度 有氧運動 | • 促進海馬迴神經新生 • 增強空間記憶與突觸可塑性 • 降低全身系統性發炎 | 每週 3–5 次，每次 30–60 分鐘 • 項目：快走、慢跑、游泳、划船、飛輪 • 強度：達到中等強度（自覺微喘但仍可說話） |
| 阻力訓練 | • 改善周邊與中樞胰島素敏感性 • 預防肌少症、促進神經元存活 •減輕憂鬱 | 每週 2–3 次，每次 45–60 分鐘 • 項目：大肌群多關節動作（深蹲、硬舉、推舉、划船） • 負荷：進行多組數、漸進式超負荷訓練 |
| 高強度間歇訓練(HIIT) | • 乳酸 • 神經血管適應 | 每週 1–2 次，每次 15–25 分鐘 • 項目：衝刺間歇、風扇車、多功能循環間歇 |
參考文獻：
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