体育锻炼（PE）是促进身心健康最有效的非药物干预措施之一。定期进行体育锻炼可以降低包括心血管疾病和癌症在内的重大健康问题的风险（ACSM，2021）。除了其身体益处外，体育锻炼还被证明可以缓解负面情绪、增强神经认知功能并促进神经元可塑性（ACSM，2021；Caponnetto等人，2021）。此外，体育锻炼还能提高多个认知领域的表现，包括新物体识别记忆（Hopkins等人，2012）、认知灵活性（Pesce和Audiffren，2011；Audiffren和André，2014）、词汇学习（Winter等人，2007）以及执行功能，如计划、工作记忆、多任务处理和不确定性管理（Hillman等人，2008）。
尽管已有大量研究探讨了体育锻炼的认知益处，但其效果似乎受到多种调节因素的影响。这些因素包括个体特征（如年龄（Smith等人，2010），以及与运动相关的变量，如运动类型（有氧、无氧或结合型；Smith等人，2010）、持续时间（单次锻炼 vs. 长期计划；Hopkins等人，2012）和强度（轻度、中度或高强度；Kashihara等人，2009）。此外，认知任务执行的时间点（即在运动期间还是之后；Schmidt-Kassow等人，2013），以及所使用的任务类型（Lambourne和Tomporowski，2010），也在决定体育锻炼的认知结果方面起着关键作用。
一些研究表明，体育锻炼的效果存在年龄差异（Ludyga等人，2016）。有氧训练似乎对老年人的工作记忆改善作用大于年轻人（Smith等人，2010）。然而，关于体育锻炼对年轻人认知益处的证据仍然有限，因为大多数研究主要集中在老年人群体上。尽管如此，体育锻炼仍被广泛认为是维持认知功能和降低与年龄相关的神经退行性疾病风险的关键生活方式因素（Karp等人，2005；Wilson等人，2002；Festa等人，2023）。
越来越多的证据表明，急性体育锻炼的认知效应取决于运动强度和持续时间的相互作用。高强度或长时间的锻炼可能会通过将认知资源重新分配到体力活动上来损害认知表现（Browne等人，2017；Eich和Metcalfe，2009），而短时间、中等强度的锻炼则更一致地与认知益处相关，这可能是通过提高警觉性、改善情绪和神经递质释放来实现的（Audiffren和André，2014；Fernandes等人，2018）。相反，长期锻炼已被证明对记忆和执行功能（例如认知灵活性和工作记忆）有积极影响，因为它促进了神经可塑性、增强了认知资源调节能力，并最终支持了整个生命周期的认知健康（Audiffren和André，2014；Cotman等人，2007；Festa等人，2023）。
还值得注意的是，体育锻炼相对于认知任务的时间安排似乎会调节其效果（Schmidt-Kassow等人，2013）。这可能是由于运动期间和之后发生的生理和神经化学变化影响了认知过程。这些时间效应突显了考虑将体育锻炼与认知联系起来的潜在神经生物学机制的重要性，特别是脑源性神经营养因子（BDNF），这是该领域研究最广泛的分子中介之一（Lu等人，2023）。BDNF是一种广泛分布于中枢神经系统的神经营养因子（Binder和Scharfman，2004；Park和Poo，2013），在某些与认知过程相关的区域（包括海马体和大脑皮层）表达量较高（Yan等人，1997；Leal等人，2017）。在外周循环中，BDNF既以游离形式存在于血浆中，也以更高比例储存在血小板中（Walsh和Tschakovsky，2018）。BDNF的成熟形式（mBDNF）是通过其前体proBDNF的蛋白水解切割产生的（Wang等人，2021）。值得注意的是，proBDNF和mBDNF通过与p75神经营养因子受体（p75NTR）和酪氨酸激酶受体B（TkB）的结合分别发挥不同的作用（Woo等人，2005）。
越来越多的研究表明，循环中的BDNF水平与认知过程（尤其是记忆）相关（Bekinschtein等人，2011；Laing等人，2012）和与记忆相关的海马体活动（Hariri等人，2003）有关。有趣的是，虽然一些研究表明急性体育锻炼后BDNF水平升高与认知表现的改善有关（Winter等人，2007；Griffin等人，2011），但这种关联并不总是成立，这可能是由于运动强度不足，正如Schmidt-Kassow等人（2013）所假设的。这些不一致性强调了提供能够持续提高基础BDNF水平的运动条件的重要性，以及确定这些变化何时能转化为认知益处的时间窗口。
急性体育锻炼是提高循环中BDNF水平的有效刺激（Walsh和Tschakovsky，2018）。在啮齿动物中的急性运动处理显示海马体和海马旁结构中的BDNF水平升高，从而改善了记忆和学习任务（Loprinzi，2019；Vaynman等人，2003）。在人类中，急性运动后BDNF水平也升高，对年轻人的认知功能和神经保护有积极作用（Ferris等人，2007）。然而，调节BDNF反应的具体运动方面尚不完全清楚，一些证据表明强度起作用（Knaepen等人，2010），而其他研究则强调运动持续时间是主要因素（Dinoff等人，2017）。
包括大脑、骨骼肌、外周血单核细胞、血管内皮细胞和储存的血小板在内的多种组织，在运动后有助于循环中BDNF的增加（Walsh和Tschakovsky，2018）。Tarassova等人（2025）的一项最新研究表明，运动引起的血清mBDNF升高可能主要反映了储存在血小板中的mBDNF的释放，而不是从大脑中的净释放。此外，他们报告说运动后骨骼肌也可能释放proBDNF，这突显了肌肉组织作为BDNF重要外周来源的作用。新兴证据还表明，外周BDNF可能穿过血脑屏障并产生中枢效应，进一步支持循环mBDNF在认知调节中的潜在作用（Chen和Nakagawa，2023）。鉴于proBDNF向mBDNF的转化涉及细胞内和细胞外的蛋白水解过程（Wang等人，2021），循环中的mBDNF水平可能遵循不同的时间动态，因此在运动后立即期之后评估mBDNF水平是相关的。
最后，尽管本研究的主要焦点是检查记忆表现和运动对BDNF的反应，我们还对收敛性创造性思维进行了探索性评估。根据最近的证据，与情景记忆相关的海马体过程对创造性认知至关重要，特别是Cabeza等人（2020）指出，海马体也可能通过其关联功能促进收敛性创造性思维——即促进不同信息的整合和支持顿悟体验——正如Luo和Niki（2003）、Kizilirmak等人（2016）以及Becker等人（2020）之前所指出的。因此，评估创造力和记忆表现应能帮助我们探讨运动带来的认知益处是否不仅限于记忆，还扩展到其他与海马体相关的功能。
实际上，最近的兴趣集中在体育锻炼与创造性思维之间的关系上，创造性思维被定义为一种在日常生活中能够产生新颖且有用的想法的复杂且高度功能性的能力（Runco和Jaeger，2012；Shamay-Tsoory等人，2011）。产生创造性想法被认为依赖于关键认知能力，如认知控制和灵活性、工作记忆以及长期记忆（Colautti等人，2023），所有这些能力都受益于体育锻炼。因此，最近的综述支持体育锻炼与创造性表现之间存在联系。然而，目前尚不清楚哪种类型的体育锻炼最有利于提升创造性表现（Chen，2024；Frith等人，2019）。创造性思维包括发散性思维（产生多个想法）和收敛性思维（找到正确解决方案）（Zhang等人，2020）。关于发散性思维，低强度运动没有明显效果，而中等到高强度的活动与表现改善相关（Aga等人，2021）。相反，高强度运动可能会阻碍灵活性（Colzato等人，2013）。例如，15分钟的轻度到中等强度骑行被认为可以同时提高流畅性和灵活性（Aga等人，2021）。关于收敛性思维的证据仍然有限，只有在中等强度运动后观察到改善（Chen，2024；Frith等人，2019）。重要的是，关于体育锻炼和创造性思维的文献具有异质性的研究方案、主观的强度测量方法以及神经生物学数据的缺乏，这限制了研究之间的比较（Chen，2024）。
鉴于这些空白，本研究旨在探讨一次最大强度递增体育锻炼对BDNF水平和认知表现的影响，特别关注健康成年人的记忆和收敛性创造性思维。为了捕捉即时和延迟的BDNF反应，在运动前、运动后15分钟以及运动后24小时收集了血液样本。我们进一步研究了运动引起的mBDNF浓度变化是否伴随着认知表现的相应变化。
