在跑步训练大鼠模型中全脑诱导ΔFOSB及共激活网络的改变

为何运动会影响大脑

我们大多数人都知道规律运动有益于身体，但它对大脑也有强大影响——提升情绪、增强认知并防护压力。然而，要以全脑视角观察诸如日常跑步这类简单行为如何重塑支撑这些益处的神经网络，历来并不容易。该研究使用自愿在跑轮上跑动的大鼠，绘制出数周运动如何改变持久的大脑活动模式以及连接关键情绪、应激与奖赏中枢的“连线图”。

把跑轮当作观察大脑变化的窗口

研究人员将雄性和雌性大鼠分别饲养在标准笼或配有跑轮的笼中四周。动物可自主决定跑多少，模拟了人类的自发性运动。如预期，跑步改善了多项代谢健康指标：跑步组体重增长较少、腹部脂肪较少，并在与应激相关的肾上腺上出现变化。雌性大鼠持续跑得比雄性多，常每天跑数倍的距离，这与先前研究中雌性啮齿类动物表现出的强烈运动动机相呼应。

活动留下的持久分子印记

为捕捉哪些脑区在这一个月内被反复激活，研究团队在44个参与应激反应、学习记忆和奖赏的区域测量了一种名为ΔFOSB的蛋白。ΔFOSB不寻常：它在反复被刺激的神经元中缓慢积累，并可在数天到数周内持续存在。这使其成为长期活动的分子足迹，而非瞬时快照。研究者使用半自动的基于图谱的方法，统计了全脑范围内带有ΔFOSB标记的细胞，从而获得无偏见的全脑视图。

运动点亮并重新平衡关键枢纽

跑步使一系列脑区的ΔFOSB水平上升。在雄性中，增长出现在与决策和情绪控制相关的前额皮层区域、如伏隔核和纹状体等奖赏系统部分、以及海马相关的记忆结构，还有下丘脑和杏仁核等应激相关区。雌性则显示更为广泛的增加，尤其在前额皮层和海马区，以及中脑奖赏中心如腹侧被盖区等。尽管并非所有个体差异在严格统计校正后都保持显著，但总体图景很清晰：习惯性跑步在一个大而相互关联的网络中引起慢性激活，而不是在单一“运动中心”。

从密集纠结到更精简、更高效的网络

研究团队随后探讨这些被激活的位点如何作为一个系统相互作用。通过检查ΔFOSB在各区域中如何同步上升和下降，他们构建了“共激活”网络，其中节点代表脑区，连线代表紧密耦合的活动。在久坐的动物中，两性均表现出密集、高度聚集的网络，海马和杏仁核区域处于核心位置——提示一种以记忆和情绪为中心的架构。经过数周跑步后，总体连通性变得更稀疏，但剩余连线形成了更高效、类似小世界的模式。重要的是，最具影响力的枢纽向前转移，朝向参与规划、控制和灵活思维的皮层区域，同时一些与奖赏相关的核团也获得了突出的地位。

这对应激、情绪与认知意味着什么

由于其他研究表明ΔFOSB会降低某些神经元的兴奋性并以改变基因表达的方式重塑回路，作者提出运动逐步“重新调谐”大脑网络的假说。运动似乎并非简单地把一切放大，而是修剪并精炼连接，减轻应激与恐惧中心的负担，同时强化来自皮层的自上而下的调节。通俗地说，规律运动可能帮助大脑从一种反应性、情绪驱动的状态转向更平衡的状态，使深思熟虑的控制和韧性得以发挥。这份关于运动大鼠的全脑ΔFOSB图谱与网络图为未来将特定分子变化与众所周知的身心健康和认知益处联系起来的研究提供了框架。

引用: Hardonk, M.H., Vuuregge, A.H., Hellings, T.P. et al. Brain-wide induction of ΔFOSB and altered co-activation networks in a rat model for exercise training. Transl Psychiatry 16, 209 (2026). https://doi.org/10.1038/s41398-026-03953-3

关键词: 运动与大脑, 神经可塑性, 应激韧性, 脑网络, ΔFOSB