《GeroScience》：Randomized controlled trial of resistance exercise and brain aging clocks
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运动有益认知，但对其如何影响大脑整体衰老轨迹尚缺乏量化证据。本研究基于LISA随机对照试验，通过静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）和训练于2433名成年人的脑时钟模型发现，为期一年的高强度和中等强度抗阻训练均可显著降低脑年龄差距（–1.4至–2.3年），减缓了大脑衰老。研究为解决“量化运动对大脑衰老的长期影响”这一关键问题提供了高级别循证证据，验证了脑时钟作为大脑健康评估标志物的有效性，并凸显了抗阻训练作为预防性干预策略的重要价值。
常言道“生命在于运动”。锻炼身体，不仅能强健体魄，还被大量研究证实有益于大脑健康——它能改善认知功能、提升心理健康，甚至延缓神经退行性疾病的发生。然而，科学探索永无止境。尽管过去的神经科学研究已经揭示了运动可以带来大脑局部区域（如海马体）体积增加、皮层厚度变化以及脑区间连接模式的改变，但这些发现大多是“只见树木，不见森林”。它们专注于孤立的大脑区域变化，却难以回答一个更宏观、也更具临床意义的问题：长期、规律的运动，究竟能在多大程度上影响我们整个大脑的衰老进程？能否让大脑的“生物年龄”跑得比实际年龄更慢？
大脑衰老是一个复杂的过程，如何精确量化它，一直是神经科学领域的挑战。近年来，一种被称为“脑时钟”的革命性工具崭露头角。它并非真正的计时器，而是一种基于机器学习、利用多模态神经影像数据（如MRI）来预测个体大脑年龄的算法模型。将模型预测的“脑年龄”与个体的实际生理年龄（即日历年龄）相比较，得到的差值称为“脑年龄差距”。如果一个大脑的预测年龄小于实际年龄，即脑年龄差距为负值，通常意味着该大脑更加“年轻”、状态更好。脑时钟因此被视为一种整合性的大脑健康生物标志物，能够捕捉大脑结构和功能随年龄变化的整体模式。
以往的研究多集中于有氧运动对大脑的影响，而同样重要的抗阻训练（也称力量训练）对大脑衰老轨迹的神经相关性研究则相对缺乏。随着人口老龄化加剧，找到能够有效延缓大脑衰老、维持认知功能的干预措施，已成为公共卫生领域的迫切需求。抗阻训练是否也能成为一把延缓大脑衰老的“金钥匙”？它如何重塑大脑的功能连接网络？这些问题的答案，对制定科学的健康促进策略至关重要。
为此，一项发表于《GeroScience》的研究，针对性地设计了一项严谨的随机对照试验，旨在纵向、定量地评估抗阻训练对大脑衰老的影响。研究人员从LISA（Live Active Successful Aging）试验中招募了309名年龄在62-70岁之间的健康老年人，并将他们随机分为三组：高强度抗阻训练组（HRT）、中等强度抗阻训练组（MIT）以及一个非运动对照组。所有参与者在研究基线、一年后和两年后分别接受了静息态功能磁共振成像扫描和体能评估。研究采用了双重分析策略：首先，在局部层面，分析各组间脑功能连接的变化；其次，在整体层面，使用一个基于独立大样本（2433名健康成年人）的rs-fMRI数据训练而成的脑时钟模型，来评估抗阻训练对脑年龄差距的影响。
这项研究运用的关键方法包括：1. 随机对照试验设计：确保了研究结论的因果关系强度。2. 静息态功能磁共振成像技术：用于无创地测量大脑在静息状态下不同脑区之间的功能连接强度。3. 脑时钟模型的构建与应用：利用机器学习算法（Light GBM），基于从rs-fMRI中提取的6670个功能连接特征来预测大脑年龄。该模型表现出良好的预测性能（R2= 0.405 ± 0.027）。4. 数据处理与统计分析：使用fMRIPrep和CONN工具箱对神经影像数据进行标准化的预处理和功能连接计算，并采用线性混合效应模型和多重比较校正等统计方法验证结果的可靠性。
研究结果
1. 体能训练与功能网络
研究发现，高强度抗阻训练组在干预后，与非运动对照组相比，其前额叶皮层的功能连接性显著增强，涉及的运动皮层和顶上小叶区域的活动也有所增加（如图1所示）。相比之下，中等强度训练组与对照组之间，以及两个训练组之间，均未观察到显著差异。这说明高强度训练对特定脑区（尤其是与高级认知功能相关的前额叶）的局部连接有明确的增强效应。
baseline), testing all pairwise group comparisons (HRT, MIT, and Non-exercise). The analysis was adjusted for age and sex, and multiple comparisons were corrected at the cluster level using the false discovery rate (FDR) method with a threshold of p < 0.05. HRT: heavy resistance training, MIT: moderate-intensity resistance training">
2. 体能训练与大脑衰老
（1）全脑层面：
脑时钟分析得出了更具全局性的发现。研究表明，与非运动对照组（其脑年龄差距无显著变化）相比，两个抗阻训练组的脑年龄差距在干预后均显著降低，意味着他们的大脑在功能上变得“更年轻”了。这种减缓衰老的效果在大脑整体层面体现，而非局限于某个特定网络。线性混合模型显示，时间与分组之间存在显著的交互作用。后续的配对置换检验进一步量化了这种变化：高强度训练组在一年和两年后，脑年龄差距分别降低了1.4年和1.84年；中等强度训练组则分别降低了1.39年和2.26年。如图2A所示，这种效益在运动组中持续显现。
此外，研究还发现，从基线到一年随访期间，脑年龄差距的变化与腿部力量的变化在全样本中呈显著负相关（r = –0.12, p = 0.036），即力量增长越多，大脑“年轻化”程度越高。但按组别细分后，这种关联仅在中等强度训练组中达到显著性（r = –0.21, p = 0.038），在高强度训练组和非运动对照组中则不明显。
（2）特定静息态网络层面：
当研究人员将脑时钟模型的分析限制在特定功能网络（如默认模式网络、运动网络、小脑网络等）时，并未发现任何显著的组别与时间的交互效应。这进一步支持了抗阻训练对大脑衰老的影响是一种全局性的、分布式网络层面的改变，而非由某个单一网络驱动。
结论与讨论
这项研究首次利用脑时钟模型，以纵向随机对照试验的方式，为“抗阻训练可以延缓大脑衰老”提供了有力的量化证据。主要结论如下：
第一，无论是高强度还是中等强度的抗阻训练，均能有效减缓大脑衰老进程。具体表现为，运动组参与者的脑年龄差距在一年干预后显著减小约1.4至2.3年，且这种效益在干预结束一年后（即两年随访时）依然存在，而对照组则无此变化。这1-2年的差值虽然看似不大，但在大脑衰老这一缓慢累积的过程中，已被先前研究证明具有生物学意义，并与更好的大脑完整性和认知表现相关。
第二，抗阻训练对大脑的影响呈现出一种“分层组织”的模式：其根本机制在于驱动了全脑范围内分布式的网络水平改变，而这些改变最终通过局部区域（如本研究观察到的前额叶）的焦点性功能连接增强表达出来。前额叶作为负责注意力、执行控制和工作记忆的关键脑区，其连接性的增强可能是运动改善认知功能的神经机制之一。
第三，训练带来的大脑“年轻化”效应是全脑性的，而非局限于运动网络或默认模式网络等特定子系统。这表明运动可能通过促进突触可塑性、血管生成、神经营养因子释放以及改善脑血流等系统性分子和血管机制，对大脑健康产生广泛的益处。
这项研究具有重要的临床和公共卫生意义。它证实了抗阻训练作为一种可改变的生活方式因素，是维护老年期大脑健康的有效预防策略。研究结果提示，即使是中等强度的力量训练也能带来可测量的大脑益处，这为那些无法或不愿进行高强度锻炼的老年人提供了可行的选择。此外，研究展示了脑时钟作为一种强大的生物标志物，在客观监测和评估生活方式干预对大脑健康长期效果方面的应用潜力，为未来实现个性化健康干预提供了新的工具。
当然，研究也存在一些局限性，例如样本主要来自高收入国家的健康老年人，结论在更广泛人群（如患有合并症或来自中低收入国家）中的普适性有待验证；脑年龄差距与肌肉力量改善之间的关联在不同组别中不一致，提示可能存在其他行为或生物学中介因素。未来研究需要在更多样化的群体中进行验证，并深入探索运动带来大脑益处的具体分子和细胞通路。
总而言之，这项研究将传统的运动干预与现代计算神经科学工具相结合，有力地证明了“举铁”不仅强健肌肉，也能“强健”我们的大脑，为延缓其衰老进程提供了新的科学依据。
