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• 氧化
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• 新陈代谢
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• 兴奋
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当葡萄糖转化成细胞能够消耗的能量时，氧化应激就在细胞内发生了。葡萄糖被细胞吸收时也会产生无用的副产品。线粒体是细胞的能量工厂，它将葡萄糖转化成三磷酸腺苷，这是细胞可消耗的主要燃料。这一转化过程还产生了3种自由基，我在第5章介绍过。通常情况是，细胞分泌出保护性酶，并把它当作清除这些自由基的物质。
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当细胞不能分泌足够的三磷酸腺苷时，代谢应激就产生了。这好比它们把“燃料”用完了一样。这种情况之所以会发生，是因为葡萄糖不能进入细胞，或是细胞内没有足够的葡萄糖。最后，当三磷酸腺苷短缺到无法满足过多谷氨酸活动所需的额外增加的能量需求时，就会产生兴奋性毒性应激（会损害神经元）。
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幸运的是，运动促进了处理不同类型应激的修复机制的建立，这些修复机制有助于包括大脑在内的整个身体的恢复。这个应激和恢复过程不只是为了完成多层次水平上的真正复原。
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威力最大的修复分子的名字看起来就像一个虚拟的字母组合，但是它们的作用非常重大。例如，运动激发了以下能够提升大脑表现的激素：
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• 胰岛素样生长因子–1（IGF–1）
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• 血管内皮生长因子（VEGF）
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• 成纤维细胞生长因子–2（FGF–2）
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胰岛素样生长因子–1是由肌肉释放出来的一种激素。在运动期间，当需要向细胞提供燃料时，肌肉就会释放出这种激素。胰岛素样生长因子–1会加速胰岛素的分泌。由于葡萄糖是大脑的主要能量来源，胰岛素样生长因子–1与胰岛素会一起向脑细胞输送葡萄糖，并且控制葡萄糖的含量。在运动时，大脑中的脑源性神经营养因子会增加。胰岛素样生长因子–1与脑源性神经营养因子联手，共同激活神经元以分泌更多的血清素和谷氨酸。慢性应激增加了皮质醇的含量并且降低了胰岛素样生长因子–1的含量，运动则使这一过程逆转。
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让细胞得到燃料非常关键，运动是构建和增强血管韧性的一种方法。通过在体内和大脑中生成更多的毛细血管，血管内皮生长因子就可以发挥援助的作用了。血管内皮生长因子增加了血脑屏障的通透性，使对神经元新生来说极其重要的物质在人运动时可以顺利地进入大脑。
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成纤维细胞生长因子–2对神经元新生至关重要。它帮助组织在体内的生长，当它在大脑内部时，它会对长时程增强提供帮助。
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同时，这些修复因子会阻止慢性应激的破坏作用，控制应激激素皮质醇，也会提高让你平静、积极和精力充沛的调节性神经递质（血清素、多巴胺和去甲肾上腺素）的含量。
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运动还被证明可以促进几种基因的生长，增进大脑的健康水平，使大脑寿命更长、免疫功能更强。运动刺激转录，即将DNA的遗传信息转移到RNA（核糖核酸）的过程，这有助于实现神经可塑性。神经可塑性包括对脑源性神经营养因子的刺激，脑源性神经营养因子可以增强记忆，促进海马体中的神经元新生。
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运动加快了血液循环，已经聚积在突触附近的储备库中的脑源性神经营养因子就被解除了束缚。胰岛素样生长因子–1、血管内皮生长因子和成纤维细胞生长因子–2穿过血脑屏障、毛细血管网和筛阻细菌等阻碍入侵者的紧密排列的细胞。这3种激素与脑源性神经营养因子共同作用，加速了能够提升认知和记忆能力的分子处理过程。
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通过因运动而加强的分子处理过程，干细胞可以分为神经元或胶质细胞。然而，仅仅是运动不足以维持神经元新生。研究发现，运动加上优越的环境将使你的神经元新生持续下去。换句话说，为了维持神经元新生，你需要在运动之外进行心智练习。也许这就是有些专业运动员聪明而有些专业运动员不那么聪明的原因所在。
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运动已被证明是促进神经元新生的一个有效方式，尤其在新鲜而且有启发性的环境中运动。学习至关重要，因为新生神经元出现在参与新知识学习（记忆）的海马体区域。因此，运动和学习共同刺激神经元新生。运动制造出新的干细胞，学习则延长了它们的存活时间。因此，最好的运动是将心血管功能的提高和学习新技能相结合。
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自发的运动似乎效果最佳，因为它的特点是没有应激反应，不包含西塔脑波。当你密切关注某件事情的时候，你的大脑就会产生西塔脑波，但你在吃饭、喝水或者汽车自动驾驶时则不会产生西塔脑波。自发运动不是盲目或习惯性的行动，而是你决定做的事情。由于你的额叶负责做决定，激活大脑的这部分区域成为神经元新生的重要内容。也就是说，除非你付出努力和专注力，否则你不可能学到新知识。
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总之，有大量的证据表明，运动有助于你的学习，但这种益处发生在运动后，而不是在运动中。这是因为在高强度的运动期间，血液从前额叶皮层流出以确保身体能应对生理上的挑战。由于前额叶皮层是大脑中的大脑（执行中枢），所以对于学习来说，它是必不可少的。运动结束之后，血液重新流回你的前额叶，你集中精力的能力就得到了加强。因此，正如约翰·瑞迪建议的那样，不要在健身房的椭圆机上边运动边为法学院的入学考试做准备，要等到你从运动中获得最大的收益后再去学习。
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如何才能让运动纳入学校的课程，帮助学生们提高学习能力？芝加哥西部内珀维尔市的一所学校尝试将一项运动计划设为学校课程，旨在提高学生的学习成绩和培养他们的亲社会行为。国际数学与科学教育成就趋势调查是一项国际标准化测试，全世界有23万名学生参与了这项测试。内珀维尔市八年级学生的科学成绩排名第一，数学成绩排名第六（名列新加坡、韩国、中国台湾、中国香港和日本之后）。因此，内珀维尔市学生的成绩要远高于普通美国学生。
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许多因素都可以解释这一结果。原因之一可能是只有6%的美国中学开设体育课或健身课，另一个原因可能是美国孩子平均每天花在电脑、电视上的时间多达5个小时。
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运动给学习带来的好处引起了美国部分州教育局的注意。加利福尼亚州教育局已经证明，健康指数较高的学生考试成绩也较好，较高的健康指数对记忆力、注意力和课堂行为也有着积极的影响。
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