image: The mTOR pathway is activated by exercise training program, and enhances spinogenesis, neuronal activity and axonal myelination. This illustration summarizes major findings of a paper published on July 3, 2019, issue of Science Advances, published by AAAS. The paper by K. Chen and his colleagues in Jinan University was titled "Exercise training improves motor skill learning via selective activation of mTOR". view more
Credit: Kai Chen, Jinan University
在2019年7月3日的《Science Advances》（科学·进展）期刊上，来自暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院的张力副教授、苏国辉院士团队，发现了体育锻炼改善对复杂技能学习的脑内关键性分子机制。
张力副教授等人发现，给予小鼠慢性跑步机运动可以激活其皮层内称为雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的分子通路，进而调控其神经可塑性和学习记忆功能。此前研究已经显示mTOR通路对于学习记忆的关键作用，同时也有证据提示mTOR可能在运动后激活。然而，据张力介绍，这一研究“首次通过体内成像实验，建立了运动激活mTOR通路对树突棘发生和神经网络可塑性的重要作用。”
成熟的神经元具有复杂的树突状结构，可形成高度的分支并接收来自其他细胞的输入信号。在树突分支上密集分布着称为树突棘的微小结构；这些树突棘会随着记忆的形成和改变发生快速的结构变化。因此，树突棘的出现和消失被认为是记忆的结构基础之一。
在本项研究中，张力等人对小鼠进行连续三周，每天一小时的跑步机训练，并比较了运动组和静息组小鼠的脑结构，发现运动后的小鼠在皮层区域出现了明显增加的树突棘发生和更强的神经网络连接。而进一步的研究显示，mTOR的激活对这一运动调控效应的实现必不可少。
“我们的研究发现了运动调控认知功能的关键分子通路，并回答了长期以来悬而未决的运动对神经网络的适应性改变，以及mTOR通路在其中的作用”，张力介绍，“我们认为对于脑内mTOR通路在运动过程中的深入研究有助于建立运动干预的精确靶点和疗效评价依据。”
据了解，这一研究团队的最终目标是推动在人群中实施运动干预精神疾病和改善认知障碍。
本项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省“脑与类脑研究”专项等项目的资助。研究的主要实验工作由暨南大学陈凯博士和其它研究生完成，项目同时得到了来自香港大学和北京大学深圳研究生院课题组的协助。
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Journal
Science Advances