科学家试图阐明游泳是如何以及为什么会产生增强大脑功能的效果。现在有越来越多的父母给小孩子报名参加游泳训练班。除了增强体适能，父母可能还没完全理解游泳对认知功能的好处。
如果更多的成年人认识到游泳对认知和心理健康的好处，他们可能会和孩子一起在游泳池里戏水。直到上个世纪六十年代，科学家们还认为，人类大脑中的神经元和突触连接的数量是有限的，一旦受损，这些脑细胞就无法被更换。
然而，当研究人员发现人类和其他动物大脑中神经发生的充分证据时，上述观点不攻自破。现在，有明确的证据表明，有氧运动有助于神经发生，并在帮助逆转或修复哺乳动物和鱼类中神经元及其连接的损伤方面发挥关键作用。
这些变化与运动相关的关键方式之一是通过增加一种名为脑源性神经营养因子（BDNF）的蛋白质水平。这种蛋白质能增强神经可塑性，从而提高认知功能，包括学习能力和记忆力。
对人类进行的研究发现，在大脑中循环的脑源性神经营养因子的浓度与海马体大小的增加之间存在很强的相关性，海马体是大脑中负责学习和记忆的区域。
脑源性神经营养因子水平的增加除了能提高认知功能，还有助于减轻焦虑和抑郁。相比之下，脑源性神经营养因子浓度较低的人存在情绪障碍的可能性升高。
有氧运动还能促进被称为神经递质的特定化学信使的释放。其中之一是血清素，当血清素的水平升高时，可以减少抑郁和焦虑，并改善情绪。
在对鱼类的研究中，科学家观察到，与对照组相比，8周的运动能导致脑源性神经营养因子水平升高以及树突棘（树突分枝上的棘状突起，是神经元间形成突触的主要部位）发育增强的基因变化。
这一发现补充了对哺乳动物的研究成果，即脑源性神经营养因子会增加脊柱中的神经元密度。这些变化已被证明有助于改善哺乳动物的记忆力、情绪和增强认知功能。
脊柱密度高可以帮助神经元建立新的连接，并向其他神经细胞发送更多的信号。随着信号的重复，神经连接更加紧密。
虽然研究人员还不清楚游泳增强大脑功能的机理是什么，但已经朝着这个方向迈进了一大步。游泳对心血管疾病患者的益处一直被医生认可。
因为游泳涉及到所有主要的肌肉群，心脏必须努力工作，这增加了全身的血液流量。这导致了新血管的产生，这一过程被称为血管生成。
血液流量的增加也会导致大量内啡肽的释放，这种激素可以作为一种天然的止痛剂。内啡肽的激增还引发了运动后经常出现的欣快感。
大多数考察游泳如何影响大脑的研究是对老鼠进行的。老鼠是一种很好的实验室模型，因为它在遗传和解剖学层面上与人类相似。
一项对老鼠进行的研究发现，游泳可以刺激大脑通路，减轻海马体炎症，抑制细胞凋亡或细胞死亡。该研究还表明，游泳可以帮助支持神经元的存活，并减少衰老对认知功能造成的不良影响。
虽然研究人员还没有一种方法来可视化人的细胞凋亡和神经元存活，但他们确实观察到了类似的认知结果。其中一个更深入的问题是，游泳具体如何提高短期和长期记忆。
为了确定有益效果能持续多长时间，研究人员训练老鼠每天游泳60分钟，每周游泳5天。然后，研究小组让老鼠游过一个带有六个旋臂的水迷宫，其中一个旋臂有隐藏的平台。
这些老鼠有六次尝试自由游泳的机会，以找到隐藏的平台。经过仅仅7天的游泳训练，老鼠每天犯的错误减少，短期和长期记忆都有所改善。
研究人员据此认为，游泳有望作为修复人类神经精神疾病造成的学习和记忆功能损伤的一种方式。对人类的研究也发现了类似的结果，研究发现，游泳对所有年龄段的人群都有明显的认知益处。
例如，在一项考察游泳对老年人精神敏锐度的研究中，研究人员得出结论，与非游泳者相比，游泳者的精神敏锐度和注意力都有所提高。
然而，这项研究在设计方面存在缺陷，因为参与者不是随机分组的，因此那些在研究之前的游泳者可能有不公平的优势。
另一项研究比较了从事地面项目的年轻运动员和游泳运动员之间的认知功能。虽然浸泡在水中本身并没有什么区别，但研究人员发现，20分钟中等强度的蛙泳改善了两组运动员的认知功能。
游泳对增强大脑的好处也提高了儿童的学习能力。美国特拉华大学的沟通学家考察了体育活动与儿童如何学习新词汇之间的联系。
研究人员教6~12岁儿童不熟悉物体的名字。在这些儿童进行了三种活动——填色（静止状态下的活动）、游泳（有氧运动 ）和混合健身（无氧活动）之后，研究人员测试了他们识别名字的准确度。
结果显示，与填色和混合健身相比，儿童在游泳后学习单词的准确性要高得多。这就表明，与无氧运动相比，有氧运动对认知功能的益处更明显。因此，即使是短时间的游泳也对儿童正在发育的大脑有益。