人人都知道，运动可以强健体魄，但很少有人明白其中原理。热爱运动的人，只知道运动能解压，能让人愉悦，却不知道我们感觉欣快的真正原因是：运动让大脑处于最佳状态。这个结论有着坚实的神经科学的理论依据。
运动平衡大脑
神经元分支间的连接点是
突触。突触之间并不真正触碰，神经学家所说的“连接”，是指建立一种联系。神经元工作的机制是：电信号沿着轴突传导到突触，在突触这儿
神经递质携带化学信号穿过突触间隙，与另一端神经元树突上的特异性受体结合，就此打开神经元
细胞膜上的通道，并将这种信号转化为电流。
大脑中约80%的信号是由两种神经递质传送出去的：谷氨酸盐和γ-氨基丁酸。前者刺激神经冲动，后者抑制冲动。它们和血清素、
去甲肾上腺素、多巴胺等神经递质一起调节大脑的活动。
失衡的大脑会引发
抑郁症、焦虑症和强迫症。现有的大多数改善精神状态的药物，都是以调节这些神经递质为目标的。事实上，长跑1600米就能产生和服用药物一样的效果，因为运动提高了神经递质的水平。
运动让大脑成长
神经递质执行信息传递，调节大脑平衡，而另一些神经营养因子则负责建立、保养
神经细胞回路，构成大脑自身的基本结构。其中最有名的就是脑源性神经营养因子，简称BDNF。它被称为“大脑的优质营养肥料”，是大脑的可塑性的重要推手。而运动会让这种神奇的脑细胞肥料变多。
1995年，卡尔·科特曼在一个为期4年的关于老化的研究中发现，那些认知功能衰退极小的人呈现出三点共同因素：教育、
自我效能感和运动。当时前两个因素对大脑的影响人所共知，只有运动让人费解。于是，他设计了一个测量BDNF与运动关系的实验。他斥巨资设计了实验设备：不锈钢转轮。好在，参与实验的老鼠非常喜欢这个运动器材，一晚上能跑几公里。解剖结果表明，跑得越多的老鼠，大脑内的BDNF水平就越高。
运动诱发神经新生
很长时间以来，人们都认为神经元的数量是恒定的，只能被消耗，不能新生。但是当科学引入先进的成像仪器后发现，用来监测
癌症扩散的染色剂，居然出现在晚期患者的
海马体中。这也就是说，神经元像其他身体细胞一样，在分裂生长。而实验证明运动会诱发这种“神经新生”。
1998年，在一个由神经学家彼得·埃里克森领导的实验中，科研人员把运动和不运动的两组老鼠困在水池中，测试它们对逃生路线的记忆程度。结果，运动的老鼠每次都能更迅速地径直找到安全地带。解剖发现，运动老鼠的海马体中，
新干细胞的数量是不运动的老鼠的两倍。
当然，这并不意味着，跑1600米你就能变成天才。新生的神经元是完全空白的干细胞，要经历一个发育的过程才能形成神经细胞，在这个过程中，它们必须找到事情做才能生存下来。一个新生的细胞要经过28天才能加入到一个神经网络中，如果我们不使用新生的神经元，就会失去它。
科学家发现，运动产生大量神经元，而环境优化的刺激则有助于神经元的存活。也就是说，体育课为大脑提供了学习所需的原料，而课堂上的学习则促使新生的神经细胞连接到神经网络中。2007年，德国研究人员发现，人们在运动后学习词汇的速度比运动前提高了20%。