据估计，65岁以上的美国人群在2010~2050年期间将翻倍；到21世纪中期，美国80岁以上人群将达到2000年的四倍；因此影响这一老年人群的因素变得异常重要。尤其是阿尔茨海默病、帕金森病、痴呆、认知功能下降等神经系统疾病和障碍与高龄息息相关。研究者不仅探讨目前每日暴露的因素和环境（如身体活动和智力）的影响，亦研究早年暴露、影响晚年的因素。
在2007年 ，Rochester大学医学院的荣誉教授Bernard Weiss写道：“长久以来人们认为，大脑一旦接受了神经细胞定额分配的数量后，命运就已经确定，但时间会稳定的、无法避免的侵蚀着神经细胞的数量。”
然而现在，越来越多的证据表明，高龄大脑仍具有新生神经元及其它功能性脑细胞的能力，证据还显示，老化脑对外界的影响（如身体活动和智力刺激）可产生迅速、积极的反应。这极大的激起了人们对开发保护和增强老年人群神经功能的兴趣。
Weiss教授认为，大脑两个最易受损伤的时期在于早年脑部发育阶段和晚年机体防御和代偿机制减退之时。大量证据显示，这两个时期存在关联性，早年发育时期受到的损伤，也许会隐忍不发，但到晚年之后开始变得明显。
Weiss教授还表示，减弱的防御机制令机体更易受环境暴露的损害。伴有认知障碍的老年人，较少被诊断为环境中化学物质暴露，仅仅是因为这些物质不会在临床上应用。在过去30年，研究已经关注到了环境对早年发育阶段的影响；然而环境中化学物质的暴露对老化脑影响的研究较少，但目前之一方向已经引起了关注。
神经毒性物质
过去10年前，一些研究调查了慢性低剂量的铅暴露对成人认知能力的影响，研究结果提示铅在骨骼内累积，衰老时可随着时间四处移动，在晚年导致铅暴露，对认知功能有着负作用。
一项研究评估了退伍军人标准老龄化研究（VA NAS）中的466名老年男性患者，这些患者曾暴露于铅环境中（非职业原因）。这项研究显示，随访数年后，校正了混杂因素，骨内高含量的铅与患者认知能力的急剧下降具有相关性。此研究还评估了811名老年男性低剂量铅暴露对自我报告的慢性应激压力的影响，结果亦发现铅暴露与认知能力的损害相关。
其它金属通过对脑的直接作用或影响维持神经功能的其它器官或激素水平，对晚年神经功能也可能产生负作用。譬如，镉可引起肾病和认知障碍。与铅类似，镉也可在体内滞留（主要在肾和肝，但也见于关节和其它组织），生物半衰期长达十年。啮齿类研究提示，镉可与雌激素受体相互作用后干扰机体对钙和锌的利用，而钙和锌都参与神经系统功能。
类似的，铅和水银与肝病有关，而肝病对神经系统有着不良的影响。对肝肾功能有负作用的化学物质的暴露，还可妨碍机体对环境毒素的降解和排出，因此这些化学毒素在体内的潴留对机体防御机能下降的高龄人群来说，是个很大的问题。
图1.长期以来，人们相信生来的脑与老龄脑之间的区别就是丢失的神经元。现在证据已经显示， 老龄时仍有新生神经元的生成。
有证据显示，特定的金属（如铅、镉）、杀虫剂（如百草枯、代森锰）和有机溶剂（如甲苯、三氯乙烯）与帕金森病的神经症状有关。许多暴露研究都为职业性，一些为急性暴露而非慢性低剂量的暴露。因此，需要大量研究确定上述物质环境暴露在促进帕金森病发病机制中的准确作用。
证据表明，各种有机溶剂的暴露还可引起称为“假性痴呆”的认知障碍，假性痴呆的短暂性神经功能障碍与痴呆相似。有机溶剂（包括甲苯）可损害色彩觉，而经鼻暴露的有机溶剂还可损害听力。这些化学物质的暴露主要为职业性研究，但一些流行病学调查也显示出环境暴露的副作用。
有机溶剂和杀虫剂的暴露可见于任何年龄，但相关的神经功能缺损却与老龄后的运动和感觉功能下降十分相似；因此可被误诊为老年性疾病如帕金森病和阿尔茨海默病。有机溶剂和杀虫剂长期非急性的暴露，还可影响语言记忆、注意力和空间能力，但在晚年才变得明显，易于与老龄疾病相混淆或加重了老龄疾病。
即使是轻微的环境暴露，对神经系统的影响也可在晚年体现，这些化学物质的暴露可能干扰了体内激素的功能，尤其是甲状腺激素。
激素与神经功能关系密切，甲状腺激素参与正常脑功能的维持。Massachusetts Amherst大学生物系教授 R. Thomas Zoeller说，如果在早年甲状腺功能障碍，患者成年后可能存在认知缺损。考虑到晚年的神经功能，则甲状腺激素尤其值得关注。Zoeller说，这些激素在不同的时期参与不同的生理功能，受到化学物质影响后可产生非常轻微的亚临床作用，而患者本人可能都察觉不到。
Weiss说，性激素（如雄激素和雌激素）亦值得关注它们对老龄人群神经功能的影响，性激素参与神经新生，对成年动物具有神经保护作用。
图2. 尽管过去和当下的化学毒素暴露可影响神经功能，但积极的身体和健康的心理对保护和促进脑功能十分重要。
证据表明，长期暴露于有机污染物（包括二恶英、多氯联苯、卤系阻燃剂和杀虫剂）之中，可经激素介导，促进肥胖和糖尿病的发生，增加心血管疾病、高血压的风险。而心血管疾病可引起记忆丧失，即血管性痴呆；脑部减少的血流剥夺了神经细胞所需的氧气，引起小卒中。
在广泛使用的化学物质的暴露（而非环境暴露）中，也存在相似的证据，譬如双酚A。Massachusetts Amherst大学环境健康研究的助理教授Laura Vandenberg解释说，大量动物实验提示，幼年暴露于双酚A可产生代谢综合征的表现。
代谢综合征的患者，高血压风险增高，且具有神经负作用的风险。过重或肥胖患者、心血管疾病或糖尿病患者常难以进行运动锻炼，但在晚年必须维持有氧运动，促进老龄脑功能。
保护因素
大量研究调查了身体活动和运动锻炼如何影响脑功能。伊利诺伊大学Beckman 研究所所长Arthur Kramer写道：“数据提示身体活动课降低多种疾病的风险，包括那些与认知和脑功能相关的疾病（如心脏病、卒中和肥胖），提供独立性和生活质量。”
何种运动可保护和重建脑功能是Kramer的研究方向之一，“有氧运动似有正性作用”，他说。目前，Kramer正在研究身体活动如何影响海马的结构和功能，海马对记忆和储存信息具有重要的作用。
啮齿类研究表明，身体活动不仅可增加脑部血流，还可促进海马的神经元新生、突触可塑性、血管新生、提高神经营养因子（调节神经细胞生长）的水平。
身体活动如何增加新生神经元的生成、如何促进记忆功能是研究的热点之一，尤其是“关系绑定记忆”，即记得最近会面的朋友的姓名以及在哪里见的面；身体活动还可促进“视觉模式分离”，即令我们区分和回忆不同的模式，增加记忆的精确性；上述两种记忆功能都涉及海马的齿状回，而齿状回易发生年龄相关的改变。
啮齿类动物研究显示，运动训练的动物其海马齿状回具有2~3倍新生神经元的能力。匹兹堡大学脑衰老和认知健康实验室的首席科学家Kirk Erickson认为，齿状回新生树突棘突（对学习和记忆十分重要）的增加，可能是身体运动或有氧训练刺激了的结果，调节神经营养因子分泌相关蛋白（尤其是脑源性神经营养因子）的基因表达增加。他解释说，其中的一个假说为，运动训练刺激了脑部血流，增加了脑源性营养因子的水平。
在小鼠动物实验中，有氧训练还可改善空间记忆能力，这可能与海马体积的增加有关。Erickson在美国科学促进会2014年年会上发言说道：“目前尚无药物治疗可重复该效应”。
根据Kramer和Erickson的研究，应该在人群中验证动物实验的结果，检验快步走和其它有氧运动的效应。
身体锻炼还可促进血管新生，增加海马区的血流，进而改善认知功能。一项研究采用MRI检查脑血管发现，积极运动的老年人（连续10年每周参加有氧运动至少180分钟），其脑血管的结构与年轻人群相似。该研究的作者指出，尚不清楚这是有氧运动导致的结构变化还是拥有“年轻大脑”的个体更爱参与身体活动。
Kramer在2013年一篇运动训练和大脑可塑性的文献综述中写道：“总体来说，这些证据提示，运动训练有益于哺乳动物的脑和认知功能，在人群中可以转化为减低阿尔茨海默病的风险。”目前这些作者开展的一项帕金森病 I/II期临床试验提示，每周三次，每次45分钟的有氧运动可显著改善脑功能。
高龄时维持脑最优功能的另一个重要方面，就是认知储备，大脑优化表现和代偿任何脑损伤的能力。哥伦比亚大学认知神经科学系主任Yaakov Stern说道：“运动改变大脑本身。”重要脑区体积的增加时突触可随性和神经血管功能增强的原因。
除了身体活动之外，该研究显示智力和社会刺激也可增加脑的储备能力或器官的生理结构。然而，由于机制尚未完全厘清，因此无法制定干预策略，动物实验难以转化成人群研究也是部分原因。
在人群中，Stern和同事采用MRI研究了受试者完成认知任务时大脑的生理变化，以及当部分脑区失去功能、代偿神经网络激活时的改变。该研究尝试解释，为什么某些人的大脑更有效率、更具能力，代偿网络更为强大；为什么某些人在老龄时认知储备更多。
目前正在研究的问题之一，就是认知弹性（采用不同方式架构信息的能力，是分析性思维的关键）和脑的可塑性是否能被来自正规教育的刺激所增强。另一个研究方向为老龄脑的可塑性如何被一生中或特点人生阶段的认知刺激和其它因素所影响。
在一项新研究中，Stern和同事计划探讨联合身体刺激和认知刺激是否具有附加或协同效应。目前已十分清楚老化脑可对认知或智力刺激产生积极的反应，但游戏、迷宫或其它以及任务是否以及如何参与认知储备的机制仍有待研究。已有证据显示，社会活动和智力活跃的老年人，认知功能更佳一等。
由此可见，需要研究的问题多于答案。但目前已有的证据强烈支持环境因素可影响老年人群的神经功能。化学物质的包括可对健康产生不良影响，而身体锻炼和智力训练可促进大脑的弹性和认知储备。
尽管研究者还不清楚如何进行干预才能得到最佳效应，但Kramer关于身体活动和有氧训练对神经系统的正性效应，令我们信服运动训练至少可暂时性的逆转老龄对认知和脑功能的负作用。
