综述：促智补充剂在体育运动中的作用：同时提升认知和身体表现

《Food Science & Nutrition》：The Role of Nootropic Supplements in Sports: Enhancing Cognitive and Physical Performance Simultaneously

　　摘要

当代体育竞技要求运动员展现身体素质，在做出选择时保持清晰的思维和专注力，同时具备克服疲劳的心理能力。为了提升认知能力和运动表现，运动员会使用包括天然草药化合物、合成拉塞坦类药物、胆碱能药物、适应原以及基于营养的配方在内的益智补充剂。本文通过研究这些物质对神经传递、神经内分泌调控、能量产生、突触可塑性和神经血管连接的影响，探讨了它们在体育中的益智效果。多巴胺、乙酰胆碱、血清素和GABA这四种关键神经递质负责调节动机、注意力、疲劳感知和心理运动控制；而肌酸-磷酸穿梭系统及线粒体AMPK/PGC-1α信号通路则维持大脑和肌肉中的ATP水平。研究阐明了特定机制如何帮助不同类型的运动员提升表现：耐力运动员通过增强中枢驱动力和一氧化氮介导的血液循环获得优势；力量型运动员通过提升运动单位激活能力和能量储存能力提升表现；团队运动和格斗类运动员则通过缩短反应时间和增强应对压力的能力来提升表现；精准型运动员则通过增强胆碱能专注力、平衡GABA水平和提升运动技能来提高表现。研究表明，当运动员以安全的方式使用益智补充剂，并根据个人需求合理运用时，这些补充剂确实能够有效提升认知和运动能力。

1 引言

现代竞技体育对运动员提出了多重认知技能的要求，这些技能需要通过比基本的力量、速度和耐力测试更先进的评估方法来衡量。运动员在极端身体和心理压力下快速理解周围环境并处理信息的能力，决定了他们在高竞争环境中的成功。在所有体育项目中，无论是团队运动、格斗运动、耐力赛事还是精准型活动，决策速度与准确性、持续注意力、反应时间、工作记忆以及情绪调节能力都成为决定竞争力的关键因素（Prats Lara 2020; Medrano et al. 2022; Ribeiro and Poínhos 2023; Gibson et al. 2020）。精英运动员必须能够迅速做出决策，因为比赛环境总是在变化。足球、篮球和曲棍球等项目的运动员需要在高强度运动中持续调整战术，并与队友协同配合。格斗类运动员需要在面对威胁时迅速做出判断，同时在身体攻击和心理压力下保持注意力。耐力运动的表现在很大程度上依赖于认知过程，因为运动员需要在整个比赛过程中管理自己的节奏、努力程度和动机（Vine et al. 2025; Kennedy 2019; Patel et al. 2016; Caldenhove et al. 2018; Malík and Tlusto? 2022; Schifano et al. 2025; Smith et al. 2020; Van Cutsem and Pattyn 2024）。由于研究者认识到最佳表现需要同时理解身体机能和大脑活动，益智补充剂已成为提升运动表现的创新解决方案。如今，许多运动营养产品（如运动前补充剂、能量饮料和恢复剂）中都含有咖啡因、L-茶氨酸、肌酸、酪氨酸、胞苷酸以及多种适应原草药，这些成分有助于保持警觉性、提升能量水平，并增强专注力、反应速度、动机和心理耐力（Brand 2016; Paiva et al. 2024; Razazan et al. 2025; Lorca et al. 2023）。本文旨在全面科学评估当前关于益智补充剂对运动表现影响的研宄成果，首先确定与体育相关的主要益智补充剂类别，接着研究它们对人类大脑功能和身体系统的影响，再评估其对关键心理技能和运动表现的作用，最后探讨安全标准、伦理问题及监管要求。

2 方法论

作者进行了全面的文献回顾，旨在提取当前的科学证据，以评估这些补充剂在提升注意力、记忆力、反应时间等认知功能以及耐力、力量和敏捷性等运动能力方面的效果。

3 体育中的益智补充剂分类

3.1 天然（草药和营养补充）益智剂

天然益智剂来源于植物和传统医学体系，是体育营养中最广泛使用的类别之一。这类化合物通过多种机制发挥作用，包括调节应激反应、产生抗氧化和抗炎效果、促进大脑血液循环以及管理单胺类神经递质系统（J?drejko et al. 2023）。它们作为适应原，帮助运动员应对高强度训练、心理压力和持续疲劳。红景天（Rhodiola rosea）是一种公认的适应原，能减轻心理和身体疲劳，延长耐力并提升压力下的认知能力。该植物中的活性成分（如rosavins和salidroside）被认为可以影响多巴胺和血清素通路，同时通过作用于下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴来减少皮质醇的过度分泌（Prats Lara 2020）。这些效果有助于提升心理韧性、持续动机和抗疲劳能力。银杏叶（Ginkgo biloba）的主要医疗应用在于其促进大脑血流和保护神经元的作用（Maqbool et al. 2025; Leonard 2024; H-DAF et al., n.d.; Malík and Tlusto? 2023; Salum et al. 2024）（表1）。

表1. 益智剂类型及其作用机制

| 益智剂类型 | 主要作用机制 | 认知效果 | 身体效果 | 参考文献 |
|-----------------|---------------------------------|-----------------------------|---------------------------------|--------------------------------------------|
| Rhodiola rosea | 调节HPA轴，降低皮质醇 | 提升注意力，增强心理韧性 | 延长耐力，延缓疲劳 | (Malík and Tlusto? 2023) |
| Ginkgo biloba | 增加大脑血流 | 改善记忆和专注力 | 支持协调性和反应时间 | (Maqbool et al. 2025) |
| Panax ginseng | 激活多巴胺能系统 | 提升警觉性和工作记忆 | 提高耐力和持久力 | (Schifano et al. 2025; Hedayati-Moghadam et al. 2025) |
| Bacopa monnieri | 上调BDNF，具有抗氧化作用 | 促进学习和记忆 | 支持运动学习 | (Schifano et al. 2025) |
| Gotu kola | 具有神经保护作用和抗炎效果 | 提高信息处理速度 | 支持平衡和协调性 | (Maqbool et al. 2025) |
| Piracetam | 调节AMPA受体 | 改善记忆和认知灵活性 | 提升心理运动效率 | (McEwen 2024) |
| Aniracetam | 促进AMPA受体活性 | 改善语言记忆和专注力 | 减轻心理疲劳 | (J?drejko et al. 2023) |
| Oxiracetam | 增强神经传递 | 提升注意力和学习能力 | 支持运动协调 | (Maan et al. 2025) |
| Noopept | 促进神经可塑性和BDNF生成 | 改善记忆巩固 | 在疲劳状态下维持认知表现 | (Leonard 2024) |
| Phenylpiracetam | 激活多巴胺能和去甲肾上腺素能系统 | 提升警觉性和注意力 | 增强力量和耐力 | (Frazer et al. 2025) |
| Alpha-GPC | 作为乙酰胆碱前体 | 提升专注力和工作记忆 | 改善神经肌肉输出 | (Gurjar et al., n.d.) |
| Citicoline (CDP-choline) | 促进磷脂合成和乙酰胆碱生成 | 改善注意力和学习能力 | 提升心理运动协调性 | (Bell et al. 2025) |
| Huperzine A | 抑制乙酰胆碱酯酶 | 改善认知处理 | 提升神经肌肉传递 | (Mancuso 2024) |
| Ashwagandha | 调节HPA轴 | 减轻焦虑，提升专注力 | 支持力量恢复 | (Malík and Tlusto? 2023) |
| Cordyceps | 促进线粒体能量代谢 | 提升警觉性 | 增强有氧耐力 | (Onaolapo and Onaolapo 2024) |
| Caffeine | 抗腺苷受体 | 提升警觉性 | 提高耐力和力量 | (Kang and Kim 2023) |
| Creatine | 提供磷酸肌酸能量储备 | 改善记忆和注意力 | 提升高强度运动表现 | (Schifano et al. 2025) |
| Tyrosine | 作为儿茶酚胺前体 | 在压力下保持专注力 | 支持动机和耐力 | (Lorca et al. 2023) |
| Theanine | 调节GABA能系统 | 改善注意力，减轻焦虑 | 稳定运动控制 | (Fioravanti et al. 2023) |
| Taurine | 作为神经调节剂和抗氧化剂 | 提升心理清晰度 | 支持心血管耐力 | (Ludyga et al. 2022) |
| Omega-3脂肪酸 | 具有抗炎和神经保护作用 | 改善认知处理 | 支持神经肌肉恢复 | (Yongtawee et al. 2022) |
| B-维生素 | 作为神经递质辅因子 | 提升记忆和注意力 | 支持能量代谢 | (Kalén et al. 2021) |
| Modafinil | 激活多巴胺能系统 | 维持警觉性 | 减轻主观疲劳 | (Fatima and Khare 2020) |
| Adrafinil | 促进清醒 | 提升警觉性和决策能力 | 支持认知和运动任务 | (Fioravanti et al. 2023) |
| Schisandra | 调节HPA轴，增强适应能力 | 提高集中力 | 支持耐力表现 | (Solmaz and Erba? 2023) |
| Mucuna pruriens | 作为多巴胺前体 | 提升动机和专注力 | 改善神经肌肉功能 | (Joshi Pranav 2013) |
| Pramiracetam | 增强胆碱能系统 | 促进学习和记忆 | 支持认知运动表现 | (Pastina and Stewart 2025) |
| L-carnitine | 促进线粒体脂肪酸运输 | 减轻认知疲劳 | 增强有氧耐力 | (J?drejko et al. 2023) |

3.2 合成益智剂（拉塞坦类及其类似物）

研究人员开发了用于治疗神经和认知障碍的合成益智剂，但现在人们也使用这些物质来提升运动表现和认知能力（J?drejko et al. 2023）。这类化合物对谷氨酸能和胆碱能系统有特定作用，同时影响突触可塑性和大脑皮层兴奋性（Salum et al. 2024）。 Piracetam是拉塞坦类药物的典型代表，科学家认为它能增加神经元膜流动性，同时影响AMPA和NMDA受体功能，从而促进突触传递和神经可塑性（Gaurava et al. 2020）。尽管关于其对运动员影响的研究有限，但Piracetam已被证明能提升认知处理和学习能力。Aniracetam和Oxiracetam分别具有抗焦虑和促进兴奋的不同效果（Pokrywka et al. 2025）。

3.3 胆碱能益智剂

胆碱能益智剂作用于乙酰胆碱系统，该系统在注意力、学习、记忆和神经肌肉传递中起核心作用（Pastina and Stewart 2025）。乙酰胆碱在认知任务和肌肉运动控制中都起着关键作用，因此这类补充剂对运动表现至关重要。Alpha-GPC（α-甘油基磷酸胆碱）和Citicoline（CDP-胆碱）作为可生物利用的胆碱供体，支持大脑和神经肌肉接头的乙酰胆碱合成（Prats Lara 2020）。Huperzine A是一种可逆的乙酰胆碱酯酶抑制剂，通过阻止乙酰胆碱降解来提高突触部位的乙酰胆碱水平，有助于提升认知能力和注意力，但长期使用可能对健康造成风险（J?drejko et al. 2023）（图1）。

3.4 适应原和代谢增强剂

适应原和代谢增强剂是一类帮助人们应对压力、抵抗疲劳并维持代谢功能的补充剂（Prats Lara 2020）。这类物质与天然益智剂有一些共同特性，但主要关注身体如何应对压力并保持能量水平。红景天、印度人参（Ashwagandha）和冬虫夏草（Cordyceps）是这类补充剂的代表（J?drejko et al. 2023）。印度人参能降低皮质醇水平，提高抗压能力和可能的运动能力（Malík and Tlusto? 2022）。这些化合物通过降低身体压力并提供额外能量资源来提升认知能力（Joshi Pranav 2013）。

3.5 基于营养和氨基酸的益智剂

目前关于运动营养的有效证据主要来自基于营养和氨基酸的益智剂。这些化合物作为关键成分，支持神经通路和肌肉系统，被制造商用于运动补充剂中。咖啡因是最受研究的益智-促能补充剂，通过阻断腺苷受体和增加儿茶酚胺生成来提升警觉性、反应速度和耐力表现（Fatima and Khare 2020）。摄入肌酸可增加肌肉和脑组织中的磷酸肌酸储备，从而提高力量和爆发力，以及在疲劳和睡眠不足情况下的认知能力。酪氨酸作为多巴胺和去甲肾上腺素的前体，帮助人们在面对压力和疲劳时保持认知能力。L-茶氨酸作为咖啡因的辅助成分，有助于用户保持放松的警觉性，同时减轻焦虑和紧张。牛磺酸、B-维生素和Omega-3脂肪酸能保护神经传递和膜稳定性，提升心理表现和运动能力（Fatima and Khare 2020）。

4 与运动表现相关的认知领域

运动表现依赖于两个核心要素：运动员需要能够在排除外部干扰的情况下专注于相关任务。运动员需要通过各种感官挑战培养保持专注力的能力，因为竞技环境通常伴随着嘈杂的人群声和环境中的快速视觉和听觉变化。在训练和比赛中，运动员需要运用三种注意力类型：选择性注意力（针对相关信息）、持续注意力（随时间保持）和分散注意力（处理多条信息流）（Kalén et al. 2021）。前额叶-顶叶网络负责注意力控制的神经生物学机制，而胆碱能和去甲肾上腺素能神经传递系统则调控其效果。乙酰胆碱通过增强通过大脑皮层网络的信号强度来提升感官区分能力，而去甲肾上腺素则调节唤醒水平和警觉状态（Scharfen and Memmert 2019; Li et al. 2022）。工作记忆使人们能够暂时存储信息，从而制定战术计划、理解周围环境，并结合过去的训练经验（Agui?aga et al. 2022）。运动员需要持续关注对手的位置、即将到来的动作和当前比赛状况，这要求他们每秒多次更新信息。在执行复杂动作时，运动员需要不断更新对环境的认知（Sato et al. 2022）。通过测试程序测量反应时间和处理速度，可以准确评估影响运动表现的认知能力。这些指标衡量了一个人在做出身体反应之前处理感官信息的速度（Fanelli等人，2022年）。竞技体育使用毫秒级计时，因为这可以在运动员短跑、开始比赛、进行球类运动、进行格斗以及执行防守动作时决定胜负。当人们感知到环境线索时，大脑处理信息的速度会更快，从而更快地做出关于运动反应的决策（Yongtawee等人，2022年；Piskin等人，2022年；Trecroci等人，2022年；Xu等人，2024年；Rad等人，2022年；Guchait和Muggleton，2024年；Spytska，2024年；Cheng，2024年；Abdoli等人，2025年）（表2）。表2. 运动中的认知领域和益智效果。认知领域

定义

育智效果

补充示例

运动相关性

参考文献

注意力与选择性聚焦

持续关注并过滤相关刺激

Alpha-GPC和Citicoline可以提高注意力稳定性

Alpha-GPC, Citicoline

射箭、射击、篮球

（Pastina和Stewart，2025年；Le Bars，2003年）

工作记忆与回忆

信息的临时存储和检索

Bacopa可以增强记忆巩固和回忆

Bacopa monnieri

团队运动、战术游戏

（Medrano等人，2022年；Belcaro等人，2015年）

反应时间与警觉性

对刺激的反应速度

咖啡因可以增加神经兴奋性和警觉性

咖啡因

短跑、足球、武术

（Lorca等人，2023年；Burns等人，2006年）

决策与执行功能

快速评估和战略规划

Modafinil可以提高认知灵活性和决策效率

Modafinil

足球、篮球、策略性运动

（Asadi等人，2020年；Canter和Ernst，2007年）

运动学习与技能获取

学习和精炼运动模式

Noopept可以增强突触可塑性和学习

Noopept

体操、精确运动

（Al-Karawi等人，2016年）

认知灵活性与任务切换

在任务之间切换注意力的能力

Racetams和Aniracetam可以提高适应性

Piracetam, Aniracetam

击剑、多角色运动

（Bakhtiari等人，2017年；Camfield等人，2014年）

应对压力与耐受性

在压力下保持认知能力

Ashwagandha可以降低皮质醇和焦虑

Ashwagandha

武术、竞技运动

（Ball等人，2011年；Chengappa等人，2013年）

疲劳下的专注力与心理耐力

在努力过程中保持认知能力

Tyrosine和Creatine可以支持神经递质和能量

Tyrosine, Creatine

耐力自行车、长跑

（Attia等人，2012年；Canter和Ernst，2003年）

记忆巩固与学习

存储学到的技能和经验

Phenylpiracetam可以提高记忆保持力

Phenylpiracetam

基于技能的运动

（Banerjee等人，2021年）

警觉性与清醒度

在长时间任务中保持警觉性

Modafinil可以维持清醒和专注

Modafinil

耐力与战术运动

（Barry等人，2007年）

视觉处理与空间意识

解释视觉和空间信息

Ginkgo可以改善大脑血流和处理能力

Ginkgo biloba

球类运动、拍类运动

（Maqbool等人，2025年）

反应控制与错误检测

抑制错误行为并识别错误

Theanine和Noopept可以稳定大脑活动

Theanine, Noopept

精确射击、格斗运动

（Bell和Williams，2019年；Bell等人，2015年）

感知努力与认知疲劳

在努力过程中对疲劳的心理感知

Tryptophan和Bacopa可以减少疲劳感知

Tryptophan, Bacopa monnieri

耐力比赛

（Benson等人，2019年；Chan等人，2007年）

动机与驱动力

维持表现的心理驱动力

Phenylpiracetam可以增强多巴胺能活动

Phenylpiracetam

举重、CrossFit

（Brimson等人，2021年）

情境意识与预见性

理解动态环境并预测动作

Rhodiola可以提高警觉性和反应准备度

Rhodiola rosea

团队运动、格斗运动

（Malík和Tlusto?，2023年）

认知负荷与优先级

高效处理多个刺激

Tyrosine和Citicoline可以支持注意力控制

Tyrosine, Citicoline

需要策略的运动

（Calabrese等人，2008年；Carrillo和Benitez，2000年）

注意力恢复

在干扰后重新集中注意力

Panax ginseng可以支持持续集中注意力

Panax ginseng

网球、拳击

（Schifano等人，2025年；Bell和Williams，2019年）

5. 综合大脑-肌肉表现框架

运动表现已被认为是大脑和肌肉系统共同作用的结果，这与传统观点相反，传统观点认为运动表现仅基于肌肉和代谢功能（Chauhan，2025年）。中枢神经系统（CNS）是控制所有运动执行方面的主要系统，包括力量产生、节奏策略和疲劳感知，因为它结合了认知、情感和生理信息。综合大脑-肌肉表现框架表明，注意力、动机和决策过程等认知功能是决定大脑活动如何转化为运动表现的关键因素（ó'Reilly和Delis，2022年）。大脑-肌肉轴建立了一个双向通信系统，将大脑区域与脊髓运动神经元和骨骼肌纤维连接起来。运动皮层和前运动皮层产生运动指令，通过皮质脊髓通路到达脊髓运动神经元，激活肌肉纤维以产生力量和运动。中枢神经系统通过来自肌肉、肌腱和关节的传入通路接收关于力量产生、肌肉长度和关节位置的持续更新（Qi等人，2024年）。该系统利用来自多个来源的感觉数据来创建提高运动精度的运动程序。这一轴之所以能够运作，是因为认知和情感状态确实会在不同系统层面上对其产生影响。前额叶和边缘脑区控制运动皮层活动，从而导致运动单元招募和协调模式的变化（Wu等人，2024年）。肌肉激活过程受到三个因素的影响，包括动机、感知到的努力程度和情绪唤醒。在高性能运动中，神经效率的微小变化会对结果产生重大影响，因此大脑-肌肉轴的功能完整性成为表现一致性和在压力下恢复力的关键决定因素（Przew?ócka等人，2024年）。传统的疲劳和表现模型主要关注外围限制，包括肌肉糖原耗尽、代谢物积累和兴奋-收缩耦合受损（ó'Reilly和Delis，2022年）。现有证据表明，这两个因素都会导致疲劳，但中枢机制在限制表现方面起着重要作用。中枢疲劳描述了自愿肌肉控制的逐渐下降，这是由于大脑皮层活动和神经递质水平的变化以及中枢运动指令功能的变化所致。中枢限制导致运动单元招募减少、发射频率降低和同步性中断，尽管外围肌肉力量完好无损（Van Cutsem和Pattyn，2024年；Marocolo等人，2023年；Tedeschi，2023年；Forelli等人，2025年；Jayasinghe，2025年；Patel等人，2024年）。
6. 神经递质介导的作用机制

6.1 增强的胆碱能传递

神经递质乙酰胆碱（ACh）在人类认知功能中起着至关重要的作用，包括注意力、学习和记忆，以及控制运动活动。中枢神经系统中的胆碱能信号通过提高大脑回路中的信噪比来增强皮层唤醒和感觉处理以及注意力集中（Davis等人，2023年）。乙酰胆碱作为外周神经系统中的主要神经递质，因为它能激活肌肉纤维的去极化，从而导致神经肌肉接头的收缩。胆碱能系统是认知控制与运动表现相互作用的基本途径（Yuan等人，2025年）。大脑的胆碱能系统使人们能够在整个运动活动中专注于任务，同时保持视觉感知，这要求他们跟踪移动的物体并执行精确的运动。身体利用乙酰胆碱来控制肌肉运动，因为其信号系统使肌肉能够快速收缩并协同运动，从而提高用户控制身体运动的能力。当人们因疲劳、压力或长时间认知工作而导致胆碱能功能下降时，运动表现会下降（Pascuzzi等人，2026年；Xu等人，2025年）（图2）。

6.2 多巴胺能和去甲肾上腺素能激活

儿茶酚胺神经递质多巴胺和去甲肾上腺素是控制人类唤醒和动机以及执行功能和运动控制的重要成分。多巴胺能通路连接了奖励处理和目标导向行为等基本功能，以及运动驱动调节。多巴胺影响运动员的努力程度、他们在疲劳时的坚持能力，以及他们对表现成就的感知。多巴胺能信号的减少会导致人们感到更大的努力程度，同时动机下降，从而导致中枢疲劳和表现恶化（Hiraga等人，2024年）。去甲肾上腺素作为一种神经递质，可以引起唤醒并保持警觉性，同时允许人们改变注意力焦点。这种药物可以改善感觉和皮层大脑区域的感觉处理，并使人们能够快速适应新的环境要求。最佳的去甲肾上腺素水平使人们保持警觉，同时大脑选择响应，但无论是高还是低的去甲肾上腺素水平都会干扰认知控制，使人更容易分心和感到焦虑（Ferré等人，2022年；Kobayashi等人，2022年）。

6.3 5-羟色胺调节

5-羟色胺（Serotonin）控制个体的情绪状态、情绪控制和疲劳评估。长时间或高强度运动的人会经历更大的努力和疲劳，以及运动表现的下降，这是因为他们的大脑中5-羟色胺水平升高。疲劳的5-羟色胺假说认为，运动引起的疲劳会导致表现下降，因为大脑中升高的5-羟色胺信号改变了人们对自身努力程度的感知（Salvan等人，2023年）。5-羟色胺作为一种重要成分，帮助运动员保持稳定的情绪，同时控制情绪以实现心理健康和压力管理。当5-羟色胺通路受损时，身体会经历情绪障碍和焦虑，以及处理压力的能力下降，从而对运动和训练表现产生负面影响（Tian等人，2023年；Chen等人，2022年）（图3）。

6.4 GABA能调节

γ-氨基丁酸（GABA）是中枢神经系统中的主要抑制性神经递质，它利用GABA来调节情绪反应和应激反应以及神经功能。GABA能信号使皮层区域在兴奋和抑制之间保持最佳平衡，使个体能够保持专注，管理情绪状态，并执行精确的动作。运动员的运动表现取决于他们的神经系统如何处理过度的神经活动，这种活动会导致焦虑和紧张，从而影响他们运动的准确性。同时，他们的身体系统会处理过度的神经活动，导致身体变得迟缓，失去心理敏锐度（Ruenkoed等人，2023年）。最佳的GABA能调节过程使人们能够在需要高表现的比赛情境中保持冷静的专注，同时减少表现焦虑并实现稳定的心理运动控制。这种特定情况对于需要运动员执行精确动作的运动尤为重要，因为运动员必须控制他们的运动功能和情绪状态以达到最佳表现水平。影响GABA能通路的益智和营养补充剂化合物可能有助于调节焦虑，提高专注力和平衡，从而支持一种使人们能够发挥最佳表现的心理状态（Koh等人，2023年）（图4）。

7. 运动中的心理疲劳和中枢疲劳

7.1 单胺能平衡

大脑使用单胺能神经递质，包括5-羟色胺和多巴胺，来控制动机水平和疲劳感知，以及所有神经活动。中枢疲劳的发展以及运动耐受性都取决于这些系统之间的相互作用。多巴胺驱动运动激活，使奖励处理成为可能，同时帮助人们决定在任务中投入多少努力。人们通常将5-羟色胺与情绪控制联系在一起，因为它会让他们感到困倦，并影响他们对自己努力程度的判断（Yang, Feng等人，2024年）。在剧烈运动期间，中枢5-羟色胺水平升高，而多巴胺能活动则下降。5-羟色胺-多巴胺平衡的转变导致动机下降和更强的努力感知，从而导致较低的中枢运动指令。5-羟色胺控制的增强导致运动神经元活动减少，进而导致运动单元激活减少和表现更快下降。运动员会经历中枢疲劳，因为这种神经化学模式使他们感到精疲力尽，尽管他们的周围肌肉力量保持完好（Pitts和Bhatt，2023年；Koozehchian等人，2025年）。

7.2 心理韧性和动机

承受来自训练压力、竞争压力和环境困难的挑战的能力取决于两个心理因素。下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴通过其主要功能——皮质醇的释放来控制身体对压力的生理反应。人类需要初始的皮质醇增加来支持能量释放和身体调整。然而，持续的皮质醇升高会导致认知下降、情绪障碍、睡眠中断和疲劳感知增加（Wu等人，2024年）。HPA轴的失调通过神经递质紊乱、前额叶皮层损伤以及情绪和身体压力的增加，导致两种类型的心理疲劳。压力水平的增加会对注意力控制产生负面影响，从而导致决策能力下降和疲劳症状的更快发展。身体无法适应压力，这导致了负面的训练结果，使得在训练过程中出现过度训练和表现不稳定（Li和Pan 2025；Habay等人2023）。

8 中枢调节理论与表现认知控制
中枢调节理论解释了大脑如何控制身体表现，以保持身体正常运作并防止严重故障的发生。该模型表明，运动表现取决于两个因素：身体的限制以及大脑通过接收到的信息、先前的知识和情绪状态来控制运动功能的能力。中枢神经系统利用代谢信息、体温信息、心血管信息和感知到的努力程度信息来控制身体的运动能力及其能量管理系统（Pessiglione等人2025）。这一框架中的努力感知系统通过其中枢系统创建努力感知，该系统处理来自身体的生理信号和心理信号。身体将感知到的努力程度作为调节信号，决定个人在当前运动中会投入多少努力。大脑控制运动单位的招募和节奏，以设定表现极限，从而防止身体达到危险的能量水平。运动员利用中枢调节来降低锻炼强度，因为他们希望在完全肌肉疲劳之前停止锻炼（Foster等人2023；Roth等人2025；Grivas 2025；Yuan等人2023）。

9 神经传递与运动输出
乙酰胆碱（ACh）是主要的神经递质，它通过神经肌肉接头（NMJ）传递信号，从而启动骨骼肌的收缩。运动神经元释放ACh，ACh与肌肉纤维上的烟碱受体结合。这种结合导致肌肉纤维去极化，进而激活肌肉纤维。正常的胆碱能功能是支持肌肉力量发展、反应时间改善以及维持肌肉收缩能力的基础。促智化合物胆碱、α-GPC和胞磷胆碱能够增强ACh的合成和可用性，从而在长时间锻炼或高强度运动中提高神经肌肉表现和抗疲劳能力（Khairullin等人2023）。多巴胺是一种关键的神经递质，参与动机、奖励处理、运动控制和运动努力感知。多巴胺活性增加的人表现出更强的动机、较低的疲劳感知以及更好的应对身体挑战的能力（Gharakhanlou和Fasihi 2023）。多巴胺通过影响情绪和身体运动控制能力，帮助耐力运动员保持表现水平并延缓中枢疲劳（Foster等人2023；Roth等人2025；Grivas 2025；Yuan等人2023）。使用促智剂和增强剂如L-酪氨酸、咖啡因和红景天的人会体验到更好的心理韧性、动机和耐力表现，因为这些物质有助于多巴胺的生成和信号传递（Malík和Tlusto? 2023；Hayman等人2025）。

10 脑-肌肉能量耦合机制
10.1 肌酸-磷酸穿梭系统
肌酸-磷酸（磷酸肌酸）穿梭系统是一个重要的系统，能够在能量需求变化时为需要能量的组织快速生成ATP（Candow等人2026）。肌酸激酶使磷酸基团从磷酸肌酸可逆地转移到ADP上，在神经活动剧烈和肌肉收缩期间快速产生ATP。该系统使神经元能够支持突触传递、离子泵运作和动作电位传播，而肌肉细胞则利用它来在短暂的高强度运动中维持ATP水平（Su 2025）。研究表明，补充肌酸可以增加肌肉和大脑中的磷酸肌酸储存，从而提高功率输出、抗疲劳能力和代谢压力下的认知功能。肌酸的双重功能使其成为影响运动表现期间大脑活动和肌肉能量系统的基本能量调节器（Chen等人2023）（图5）。

10.2 神经血管耦合
处理通过脑血流输送氧气和一氧化氮的生理过程随着神经活动的增加而激活，直接产生更高水平的局部脑血流。该系统的作用是确保氧气和葡萄糖能够到达所有活跃的大脑区域。身体利用一氧化氮来控制血管扩张，从而管理大脑和身体其他部位的血液循环（Yang, Zhao等人2024）。大脑在体育活动中利用神经血管耦合来维持运动皮层功能、反应时间和执行控制，同时向活跃的肌肉输送氧气。促智剂和表现增强剂如L-精氨酸、L-瓜氨酸、膳食硝酸盐和多酚可能增强NO的生物利用度和内皮功能，从而改善脑血流、认知耐力和运动表现（Zhong等人2025）（图6）。

11 促智作用的分子和生化机制
11.1 神经内分泌和代谢调节
促智剂和适应原如红景天和印度人参，以及选定的氨基酸补充剂，能够激活下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴系统。该系统帮助运动员维持适当的儿茶酚胺水平，因为它们可以减少在身体或心理压力下产生的皮质醇。身体需要较低的皮质醇水平，因为这可以阻止骨骼肌的分解代谢途径，同时保护大脑功能免受慢性压力的影响，帮助人们在高强度运动和长时间的身体活动中保持精神状态（Malík和Tlusto? 2023）。线粒体生物发生和能量效率是人们维持认知能力和身体表现的基本机制（Voronina 2023）。

11.2 氧化应激调节和神经保护
运动引起的氧化应激会损害神经元功能，因为它会降低突触效率并引发中枢和外周疲劳。许多天然促智剂具有强烈的抗氧化作用，可以保护神经元和胶质细胞免受活性氧（ROS）的损害，同时增强身体的天然抗氧化防御系统，包括超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶。这些物质的作用在强烈的认知和身体活动期间保护神经元和胶质细胞免受氧化损伤，并保持线粒体功能的完整性，确保正常的神经传递（Hannan等人2022）。

11.3 BDNF和突触可塑性
脑源性神经营养因子（BDNF）是连接突触可塑性和学习与记忆巩固的主要桥梁。促智剂补充剂可以增加BDNF的表达，从而提高神经可塑性，帮助人们学习运动技能和认知技能。BDNF信号传导促进树突生长和突触形成及长期增强，共同改善执行功能和运动协调性。这些适应性变化尤其适用于需要快速学习复杂技能、灵活决策和持续精神集中的运动（Schifano等人2025）。

11.4 一氧化氮信号传导和脑灌注
一氧化氮（NO）是一种主要的血管扩张剂，控制着体内系统和大脑的血液循环，以及大脑组织与肌肉之间的氧气运输和代谢相互作用。促智剂和营养补充剂，包括L-精氨酸、L-瓜氨酸和富含多酚的化合物，可以增强NO的生物利用度，从而改善内皮功能和神经血管耦合。增加大脑的血流量为活跃的大脑区域提供足够的氧气和营养，使人们在进行长时间剧烈运动时能够保持专注并快速反应。通过NO改善的骨骼肌血流有助于提高有氧表现，从而加快恢复时间并减少外周疲劳（Fong 2024）。

12 主要促智剂的机制评估
12.1 维生素
B族维生素（B6、B12、叶酸）是必需的辅因子，它们有助于产生包括多巴胺、血清素和乙酰胆碱在内的神经递质。达到最佳水平的B族维生素使个体能够在执行运动活动时处理思维并保持专注。维生素D控制神经营养因子如BDNF的生成，同时控制钙依赖的神经传递，有助于维持适当的神经肌肉功能和肌肉力量。抗氧化维生素（C和E）可以减少神经元和骨骼肌的氧化损伤，从而在长时间的身体活动中保护它们免受疲劳相关的伤害，并维持认知和身体能力（J?drejko等人2023）。

12.2 氨基酸
含有氨基酸的促智剂控制神经递质在体内的分布，同时也影响神经元对外部刺激的反应。身体利用酪氨酸产生儿茶酚胺，包括多巴胺和去甲肾上腺素，从而帮助人们在面对认知和身体挑战时更加有动力和警觉。茶氨酸有助于人们放松而不感到困倦，因为它控制神经递质的活动，帮助他们更好地集中注意力。牛磺酸既具有神经调节作用也具有抗氧化作用，因为它保护脑细胞并增强它们发送信号的能力。色氨酸是血清素的前体，有助于在长时间耐力训练中调节情绪和疲劳（J?drejko等人2023）。

12.3 肌酸
肌酸可以增强神经元中的突触传递和神经递质回收，从而提高注意力、记忆力和反应时间。肌肉利用肌酸来增加力量输出和神经肌肉效率，延长耐力至疲劳。肌酸对大脑功能和肌肉表现的双重作用对于需要运动员在短时间内发挥最大努力并持续思考的运动尤为重要。

12.4 诺佩普特
诺佩普特是一种由合成肽开发的促智剂，通过增加BDNF水平和调节NMDA受体功能来增强神经可塑性。这一过程改善了长期增强和突触发育，同时记忆保留有助于高级运动学习和战略决策。诺佩普特为用户提供轻微的神经保护和抗氧化作用，帮助他们在长时间的精神挑战和高强度身体锻炼中保持认知能力。

13 临床证据和运动员人群中的验证
研究表明，军事人员的生理和认知需求与精英运动员相当。Barringer等人（2018）评估了一种多成分促智剂在美国现役士兵中的效果，发现其在改善情绪状态、压力抵抗力和射击表现方面有效。研究表明，促智剂对需要在极端压力下清晰思考的运动员有益。Babault等人（2021）报告称，Salvia补充剂在剧烈骑行运动中提高了认知表现，因为它保护用户免受运动引起的精神疲劳。Koozehchian等人（2025）的研究表明，红景天补充剂提高了抗阻训练运动员的认知和无氧表现，显示出剂量与其效果之间的直接联系。现在人们更倾向于不含咖啡因的产品，因为他们认为使用兴奋剂产品可能导致依赖问题。Tartar等人（2021）及其研究团队发现，非兴奋剂能量补充剂可以提高认知警觉性和特定的身体优势，且没有出现任何心脏相关副作用。Razazan等人（2025）的研究表明，精英摔跤运动员在同时摄入咖啡因和L-茶氨酸后认知表现更好，因为这种组合防止了过度兴奋。实现预期效果依赖于需要通过监管程序评估的安全因素。J?drejko等人（2023）的研究发现，商业促智剂中含有未经授权的物质，这些物质可能作为兴奋剂使用。Pastina和Stewart（2025）的研究发现，活跃个体更倾向于使用促智剂，因为他们认为这些物质可以提高认知能力和训练表现，这表明医生需要监督其使用。

14 未来展望
影响神经递质通路、代谢过程和神经可塑性发展的遗传变异决定了人们对促智剂的反应。根据个体神经遗传特征设计补充剂的方法将实现最高效果，同时减少所有不良反应。特定的认知和运动训练练习与补充剂的结合将通过提高注意力、反应时间、决策能力和运动学习技能来提升表现。肠道微生物群控制神经活性化合物的代谢过程、神经递质的生成以及身体对炎症物质的反应。肠道-大脑轴为改进促智剂提供了机会，因为它增强了它们的吸收能力和在耐力运动和认知要求高的活动中的整体效果。该系统使用可穿戴传感器，包括EEG、心率变异性和认知工作负荷传感器，提供关于精神疲劳、中枢驱动力和神经肌肉协调的即时信息。该系统使用户能够确定何时以及服用多少促智剂以获得最佳表现。

15 结论
使用促智剂已被证明是一种有效的方法，可以通过影响大脑与肌肉系统的协同作用来提高运动员的认知功能和身体能力。这些认知增强物质通过改变主要的神经递质——多巴胺、乙酰胆碱、血清素和GABA来发挥作用，从而影响人类的动机、注意力、疲劳感知以及身体运动控制。人体利用代谢途径和分子途径（包括肌酸-磷酸穿梭系统、线粒体AMPK/PGC-1α信号通路以及BDNF介导的突触可塑性和神经血管耦合）来提供能量，并维持大脑功能和身体运动的效率。不同类型的运动所带来的益处表明：耐力运动员通过增强中枢疲劳抵抗能力和改善血液流动而受益；力量和爆发力运动员则表现出更好的神经肌肉控制能力和ATP能量储存；而速度运动员则具有更强的注意力集中能力，以及学习运动技能和控制动作的能力。

作者贡献：
郑毅：撰写初稿、监督项目进展及项目管理。资金支持：
作者无需要报告的利益冲突。

数据可用性声明：
本研究的数据可应合理要求向通讯作者索取。