科學家試圖闡明游泳是如何以及為什麼會產生增強大腦功能的效果。現在有越來越多的父母給小孩子報名參加游泳訓練班。除了增強體適能，父母可能還沒完全理解游泳對認知功能的好處。
如果更多的成年人認識到游泳對認知和心理健康的好處，他們可能會和孩子一起在游泳池裡戲水。直到上個世紀六十年代，科學家們還認為，人類大腦中的神經元和突觸連線的數量是有限的，一旦受損，這些腦細胞就無法被更換。
然而，當研究人員發現人類和其他動物大腦中神經發生的充分證據時，上述觀點不攻自破。現在，有明確的證據表明，有氧運動有助於神經發生，並在幫助逆轉或修復哺乳動物和魚類中神經元及其連線的損傷方面發揮關鍵作用。
這些變化與運動相關的關鍵方式之一是透過增加一種名為腦源性神經營養因子（BDNF）的蛋白質水平。這種蛋白質能增強神經可塑性，從而提高認知功能，包括學習能力和記憶力。
對人類進行的研究發現，在大腦中迴圈的腦源性神經營養因子的濃度與海馬體大小的增加之間存在很強的相關性，海馬體是大腦中負責學習和記憶的區域。
腦源性神經營養因子水平的增加除了能提高認知功能，還有助於減輕焦慮和抑鬱。相比之下，腦源性神經營養因子濃度較低的人存在情緒障礙的可能性升高。
有氧運動還能促進被稱為神經遞質的特定化學信使的釋放。其中之一是血清素，當血清素的水平升高時，可以減少抑鬱和焦慮，並改善情緒。
在對魚類的研究中，科學家觀察到，與對照組相比，8周的運動能導致腦源性神經營養因子水平升高以及樹突棘（樹突分枝上的棘狀突起，是神經元間形成突觸的主要部位）發育增強的基因變化。
這一發現補充了對哺乳動物的研究成果，即腦源性神經營養因子會增加脊柱中的神經元密度。這些變化已被證明有助於改善哺乳動物的記憶力、情緒和增強認知功能。
脊柱密度高可以幫助神經元建立新的連線，並向其他神經細胞傳送更多的訊號。隨著訊號的重複，神經連線更加緊密。
雖然研究人員還不清楚游泳增強大腦功能的機理是什麼，但已經朝著這個方向邁進了一大步。游泳對心血管疾病患者的益處一直被醫生認可。
因為游泳涉及到所有主要的肌肉群，心臟必須努力工作，這增加了全身的血液流量。這導致了新血管的產生，這一過程被稱為血管生成。
血液流量的增加也會導致大量內啡肽的釋放，這種激素可以作為一種天然的止痛劑。內啡肽的激增還引發了運動後經常出現的欣快感。
大多數考察游泳如何影響大腦的研究是對老鼠進行的。老鼠是一種很好的實驗室模型，因為它在遺傳和解剖學層面上與人類相似。
一項對老鼠進行的研究發現，游泳可以刺激大腦通路，減輕海馬體炎症，抑制細胞凋亡或細胞死亡。該研究還表明，游泳可以幫助支援神經元的存活，並減少衰老對認知功能造成的不良影響。
雖然研究人員還沒有一種方法來視覺化人的細胞凋亡和神經元存活，但他們確實觀察到了類似的認知結果。其中一個更深入的問題是，游泳具體如何提高短期和長期記憶。
為了確定有益效果能持續多長時間，研究人員訓練老鼠每天游泳60分鐘，每週游泳5天。然後，研究小組讓老鼠遊過一個帶有六個旋臂的水迷宮，其中一個旋臂有隱藏的平臺。
這些老鼠有六次嘗試自由游泳的機會，以找到隱藏的平臺。經過僅僅7天的游泳訓練，老鼠每天犯的錯誤減少，短期和長期記憶都有所改善。
研究人員據此認為，游泳有望作為修復人類神經精神疾病造成的學習和記憶功能損傷的一種方式。對人類的研究也發現了類似的結果，研究發現，游泳對所有年齡段的人群都有明顯的認知益處。
例如，在一項考察游泳對老年人精神敏銳度的研究中，研究人員得出結論，與非游泳者相比，游泳者的精神敏銳度和注意力都有所提高。
然而，這項研究在設計方面存在缺陷，因為參與者不是隨機分組的，因此那些在研究之前的游泳者可能有不公平的優勢。
另一項研究比較了從事地面專案的年輕運動員和游泳運動員之間的認知功能。雖然浸泡在水中本身並沒有什麼區別，但研究人員發現，20分鐘中等強度的蛙泳改善了兩組運動員的認知功能。
游泳對增強大腦的好處也提高了兒童的學習能力。美國特拉華大學的溝通學家考察了體育活動與兒童如何學習新詞彙之間的聯絡。
研究人員教6~12歲兒童不熟悉物體的名字。在這些兒童進行了三種活動——填色（靜止狀態下的活動）、游泳（有氧運動 ）和混合健身（無氧活動）之後，研究人員測試了他們識別名字的準確度。
結果顯示，與填色和混合健身相比，兒童在游泳後學習單詞的準確性要高得多。這就表明，與無氧運動相比，有氧運動對認知功能的益處更明顯。因此，即使是短時間的游泳也對兒童正在發育的大腦有益。
