運動は脳の健康と長寿を促進する

運動は脳の健康と長寿を促進する

運動、脳の健康、長寿、そしてパフォーマンスの関係を探求した研究のほぼすべて――そう、文字通り「ほぼすべて」の研究が、運動による肯定的な効果を報告しています。さて、中には懐疑的な方もいらっしゃるでしょう。「ふむ、それは結構。つまり、どんな種類の運動でも効果があるということか？」とお考えかもしれません。ある意味では、その通りです。実のところ、最初に断言しておきますが、これを示す確かなデータが存在します。具体的には、エアロバイク（固定式自転車）を使って全力のスプリント（短距離走）を6秒間行い、1分間の休憩を挟んで、これを計6回繰り返すというものです。この運動を行うと、脳のパフォーマンスに顕著かつ即時的な効果が現れることが分かっています。

ここで言う「脳のパフォーマンス」とは、記憶課題を指すこともあれば（実際、記憶課題が用いられることも多い）、いわゆる「ストループ課題」を指すこともあります。ストループ課題とは、認知の柔軟性を測るための課題で、文字そのものの意味内容ではなく、文字が書かれている「色」を識別することを求められるものです（いわゆるストループ効果を利用した課題です。これについては以前のポッドキャストでも触れましたが、後ほどもう少し詳しくお話しします）。どのような認知テストを用いたとしても、ごく短時間かつ高強度で行われるこうしたトレーニングが、脳のパフォーマンスを著しく向上させるという事実は変わりません。

また、20〜30分間のいわゆる「定常状態（ステディステート）」での有酸素運動についても同様です。これは、ランニング、ボート漕ぎ、水泳、あるいはエアロバイクなどを用いて、20〜30分間にわたり一定のペース（定常状態）を維持して運動を行うというものです。その後、被験者の認知パフォーマンスを測定します。記憶課題（例えば、短い数字の羅列を記憶する「ワーキングメモリ課題」）や計算問題、あるいは前述のストループ課題など、多種多様な課題を用いて検証が行われていますが、その結果はすべて同じことを示しています。つまり、より長時間かつ低強度で行われる有酸素運動であっても、脳のパフォーマンスを著しく向上させるということです。では、あらゆる種類の運動が学習能力を向上させるのでしょうか？つまり、6秒間のスプリントを1分間の休憩を挟んで6セット行うのと、20分間の有酸素運動を行うのとで、脳のパフォーマンスに対して同じ効果が得られるということなのでしょうか？ もし、パフォーマンス全体の向上という点だけに着目するならば――例えば、運動をした場合としない場合とで、あるいは先ほど挙げた2種類の運動形式を比較した場合とで、習得できる情報の割合がどう変わるかといった点においてならば――答えは「イエス」です。実際、どちらの運動形式を選んでも、結果に違いは生じないのです。これを聞いて首をかしげる方もいらっしゃるかもしれませんが、その理由は後ほど詳しくご説明します。一方で、異なる種類の運動が身体の健康に及ぼす影響は、当然ながらそれぞれ異なります。高強度かつ短時間の運動は、最大酸素摂取量（VO2 Max）や、体内で循環するホルモン、神経修飾物質の分泌といった要素に対して、長時間かつ低強度の運動とは全く異なる影響を及ぼします。同様に、片足や両足でのレッグエクステンションのような「単関節（アイソレーション）トレーニング」を行う場合と、スクワットを10回×10セット行う場合とでは、身体レベル、肉体レベルでの具体的な適応反応も大きく異なってきます。しかし、どのようなケースであれ、運動直後に脳の出力や機能に生じる「急性（即時的）」な変化を調べてみると、短時間の身体運動を行った後には、脳機能の著しい向上が見られるのです。

運動は、脳のパフォーマンスを即座に向上させます。高強度の有酸素運動であれ、高強度の筋力トレーニングであれ――単関節トレーニングであれ多関節（コンパウンド）トレーニングであれ、あるいは単関節のアイソレーション種目であれ多関節の複合種目であれ――トレーニング直後の「急性期」においては、脳のパフォーマンスが向上する様子が確認できるのです。そこで私たちは、次のような疑問を抱くことになります。「なぜなのか？」「どうしてこれほど多種多様な運動形式が、一様に脳のパフォーマンスに良い影響を与えることができるのだろうか？」と。その答えは非常にシンプルであり、幸運なことに、私たちが日々の運動をどのように組み立て、自身の身体や脳にどのような影響を与えていくかという点において、極めて強力な指針を与えてくれるものなのです。  脳の健康について、その答えは「覚醒（arousal）」にあります。ただし、答えのすべてが覚醒にあるわけではありません。つまり、運動が脳の健康、長寿、そしてパフォーマンスにもたらす肯定的な効果のすべてを、覚醒だけで説明できるわけではないということです。しかし、膨大な量の文献――査読済みの論文だけで数万本に及び、その多くは極めて質の高い研究です。さらにメタ分析や総説論文も多数存在します――これら全体を俯瞰して考えてみると、運動が脳の健康、パフォーマンス、そして長寿にもたらす効果の、おそらく60〜70%は、運動中に生じる生理学的変化によって説明できると言って差し支えないでしょう。この生理学的変化とは、身体レベルおよび脳内部において直接的に生じる、いわゆる「自律神経性覚醒（autonomic arousal）」の亢進のことです。この覚醒状態は運動中に高まるだけでなく、運動終了後の一定期間（ウィンドウ）にわたっても持続します。したがって、私たちはまず「運動」「覚醒」、そして「急性的な脳のパフォーマンス」との関係について論じる必要があります。ここで言う急性的なパフォーマンスとは、運動直後に生じる脳機能の向上を指します。その後、焦点を移して、より「慢性的な」運動効果について考察します。これは、毎日、あるいは週3回といった頻度で運動を継続しているかどうかにかかわらず、運動後数時間、数日、数週間、さらには数年という長期にわたって脳の健康やパフォーマンスに及ぶ効果のことです。さて、「なぜ覚醒がストレスや学習にとって重要なのか」という点についてですが、覚醒は極めて重要な要素であり、決して些末なことではありません。実際、この概念を理解することで、「意図的な寒冷曝露（cold exposure）」、「ストレス」、「トラウマ」といった領域における様々な事象を、より深く理解できるようになるはずです。そして、今日の議論において最も重要な点は、この知識が、身体および脳の健康に対して最大限の効果をもたらすような、最適な運動プログラムを設計する助けとなるということです。「自律神経性覚醒を高める方法」についてですが、いわゆる自律神経性覚醒、あるいは「覚醒度（alertness）」を高めるには、いくつかの異なる方法があります。これを単に「ストレス」と呼ぶこともありますが、自律神経性覚醒とは、自律神経系を構成する「交感神経系」の活動量が単に増加した状態を指します。これは専門用語（nerd speak）で言えば、「より注意深く（alert）、より興奮・活性化し（aroused）、目が冴え渡り、すぐにでも行動に移れる状態」であり、具体的には心拍数や血圧の上昇、そして注意力の高まりとして現れます。自律神経性覚醒を高めることは、学習や記憶力の向上につながります。ここで非常に重要なのは、自律神経性覚醒の亢進が学習や記憶を向上させるのは、その覚醒状態が「学習対象となる情報（教材）」に触れた『後』に生じた場合である、という点です。多くの人は、この事実を知って少し驚くようです。私自身も、最初にその論文を読んだ時は大いに驚かされました。しかし、記憶がいかにして脳に定着し、持続していくのかというメカニズムについて深く考えてみれば、なるほどと納得のいく話なのです。トラウマや不快な出来事といった事柄について考えてみましょう。悪い出来事が起きると、コルチゾールやアドレナリンの分泌が急激に高まります。そして、そうした記憶は根絶するのが難しく、とりわけその記憶に付随する感情的な要素を取り除くことは極めて困難です。よく考えてみれば、こうした事例においては、「出来事の発生」に続いて「コルチゾールとアドレナリンの大幅な増加」が起こっています。したがって、このメカニズムは、私がここで解説している研究結果と非常によく符合するのです。さらに、数多くの研究によって、ある事実が明らかになっています。それは、新しい学習教材に触れている最中に自律神経系の覚醒レベルが高まると、学習効果が向上するというものです。この「覚醒レベルの上昇」は、アドレナリンやコルチゾールの増加、あるいはその他の様々な指標を用いて測定されます。ここで言う「新しい学習教材」とは、トラウマのような出来事ではなく、新しい数学の単元、歴史の資料、音楽の楽曲、あるいは運動技能の習得といったものを指します。つまり、学習者が新しい情報に触れ、それを脳内でいわゆる「符号化（エンコーディング）」しようと努めている最中に生じる自律神経系の覚醒上昇は、学習の質を著しく向上させるのです。この効果は常に、「覚醒レベルの上昇」を介して発揮されます。言い換えれば、ある学習教材に取り組んだ後に覚醒レベルが高まることで、学習者が習得できる情報量、その情報の詳細さ、そして学習内容が長期にわたって記憶に定着する度合いが、飛躍的に向上するということです。さて、これで私たちは一つの事実を確立しました。それは、学習活動の最中、あるいは学習後、さらには学習活動が始まる「前」の段階においても、自律神経系の覚醒レベルが高まることが、学習内容の定着率を向上させるということです。ここで言う「学習活動」とは、私たちが習得したいと望む新しい情報に触れる、いわゆる「符号化（エンコーディング）」のフェーズを指しています。 覚えておいていただきたいのは、これらすべてのアプローチが有益であるということです。これは実に素晴らしいニュースです。運動と脳の健康・パフォーマンスとの関係に関する文献全体を概観してみると、学習セッションの前、あるいはその後に運動を取り入れた研究が数多く見受けられます。さらに驚くべきことに、運動と学習を「リアルタイム」で組み合わせた研究さえ存在します。つまり、トレッドミルでのウォーキングやランニング、あるいはサイクリングやボート漕ぎを行っている最中に、学習対象となる新しい教材を実際に提示し、学んでもらうという試みです。ええ、そうした研究も実際に行われているのです。もっとも、現実的な制約があるため、学習セッションの前後に運動を行うケースを扱った研究ほど数は多くありませんが。さて、これが意味するところは、まさに「運動と学習の効果を最大化する最適なタイミング」に関する素晴らしい知見です。つまり、もしあなたが運動を単に身体の健康増進のためだけでなく、脳の健康やパフォーマンス向上にも役立てたいと考えるなら、学習セッションの「前」「最中」、あるいは「後」のいずれのタイミングで運動を行っても効果が期待できるということです。これにより、ご自身のライフスタイルや生活上の制約に合わせて、柔軟に運動を取り入れることが可能になります。例えば、あなたは朝の5時、6時、あるいは7時にすっきりと起き出せるタイプの方でしょうか？他の誰かが起き出す前、あるいは仕事や学校が始まる前に、一通りの運動を済ませてしまうタイプの人もいるでしょう。そうした人は、運動を終えてから、学習対象が何であれ、その学習セッションへと取り掛かることになります。一方で、仕事や学校、家庭の用事などにすぐに飛び込まなければならず、運動は一日の後半になってからしかできないという人もいるでしょう。しかし、そうした方であっても、脳の健康やパフォーマンスを向上させたいと願っていることには変わりないはずです。その場合、学習対象となる情報の「符号化（エンコーディング）」や「接触（エクスポージャー）」のタイミングを調整してみると良いかもしれません。具体的には、本を読んだり、音声教材を聴いたり、授業や講義に出席したりして学習対象に触れた後、運動を行うという順序です。こうすることで、脳の覚醒レベルを高めることができます。これは、以前お話しした研究の構成と似ています。その研究では、冷水（氷）への曝露を利用して神経活動を活性化させ、それによって学習や記憶の定着を向上させるという手法が取られていました。今回のエピソードの「ショーノート（概要欄）」にある「運動と認知に関する参考文献」のセクションには、運動と認知パフォーマンスの関係を探求した様々な研究論文をまとめて掲載しています。それらの研究や、そこで引用されている関連論文を読み進めていくと、運動セッションが学習や情報の符号化の「前」に行われたもの、「最中」に行われたもの、あるいは「後」に行われたものなど、様々なパターンの研究事例が見つかるはずです。また、研究によって焦点が当てられている認知課題が異なる点にも触れておくべきでしょう。運動、そして運動に伴う脳の覚醒状態は、情報の「想起（リコール）」能力を短期的に向上させることが示されています。つまり、学習した内容やその詳細をそのまま思い出す能力が高まるのです。さらに、ストループ課題などを通じて、認知の柔軟性（思考の切り替え能力）も向上することが分かっています。このように、運動は脳や記憶に関連する様々な課題のパフォーマンスを、短期的に向上させる効果があることが示されており、これは私たちにとって非常に心強い事実です。なぜなら、このことは「学習と運動は、時間的に近接して行われるときに最も効果を発揮する」という原則に基づけば、運動を行うタイミングが学習の前か後か、あるいは学習対象が何であるかといった点は、それほど重要ではないことを意味しているからです。要するに、学習対象に触れる時間と運動を行う時間が、比較的近いタイミングで配置されてさえいれば、学習効果の向上という恩恵が得られる可能性が高いということです。もちろん、ここまでの話はすべて、運動と脳機能の「急性レベル（短期的なレベル）」における関係性に焦点を当てたものです。しかし、高強度インターバルトレーニング（HIIT）やレジスタンストレーニング（筋力トレーニング）といった「高強度の運動」が、長期的な学習の定着をサポートする役割を果たしていると言っても、決して過言ではないでしょう。これは、慢性的な意味において、つまり長期的な視点から脳機能をサポートする働きがあると言えます。実際、関連文献もその点を裏付けています。今回も、本エピソードで参照した文献リストを整理し、特定のトピックやタイムスタンプごとに分類してまとめてあります。もし、高強度トレーニングと認知機能（特に「実行機能」――先ほどストループ課題の例を挙げて説明したような「認知の柔軟性」のことです）との関係にご興味をお持ちでしたら、ぜひ目を通していただきたい2つの研究論文があります。その一つに、『Executive Function After Exhaustive Exercise（極限までの運動負荷後の実行機能）』と題された素晴らしい論文があります。