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目的:康复训练能明显改善大脑神经功能和学习记忆能力,促进大脑代偿作用和功能重组,推测康复训练后原半暗带区脑组织的超微结构改变可能对大鼠脑梗死后的神经功能和学习记忆的提高起着直接作用。本研究通过观察康复训练对脑梗死大鼠学习记忆能力、半暗带脑组织突触结构参数(突触间隙宽度、突触后膜致密物厚度、活性区长度、突触界面曲率及穿孔性突触百分率)的影响,探讨康复训练对提高学习记忆能力、改善中枢神经系统原半暗带区突触结构和功能可塑性的可能机制。方法:(1)研究对象和干预措施:①:选用Wister成年雄性大鼠,参照小泉线栓法制成大鼠右侧大脑中动脉脑梗死(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型,术后2小时进行模型成功评价;②:造模成功后取8只大鼠作取材定位组,16小时后处死取脑,2,3,5-氯代三苯基四氮唑(TTC)染色,选取视交叉后缘处冠状切面为观察层面,在此切面前后取组织切片作HE染色。ITC染色用于确定脑梗死中心坏死区和半暗带区的大致范围,HE染色用于确定半暗带的确切范围,用于电镜标本取材的定位;③术后第4天将造模成功的其余48只大鼠随机分成6组:脑梗死康复训练组(康复组)3组,分别为康复10天组、康复20天组和康复30天组;脑梗死对照组3组,分别为对照10天组、对照20天组和对照30天组,每组各8只。康复组进行网状滚筒训练、转棒行走训练、平衡棒行走训练及网屏训练,对照组置于普通笼中正常喂养。(2)观察指标:①神经和运动功能:动物造模成功后第五天进行神经功能评分(采用Bederson法)并分组,对照组和康复组在训练10天、20天、30天后分别进行神经功能及运动功能评分(包括转棒实验、平衡木实验、网屏实验);②学习记忆能力:康复组和对照组大鼠在处死前均进行Y-型迷宫分辨学习评测大鼠学习记忆能力;③缺血半暗带突触结构参数:用透射电镜技术观察两组大鼠缺血半暗带区突触结构参数的变化。(3)统计学处理:用计算机图像分析技术对TTC染色、HE染色切片照片进行处理,得到平均的缺血半暗带范围;用显微计量技术和图像分析技术对突触电镜照片进行定位、定量统计,用SPSS13.0统计软件对各项结果进行统计学分析。结果:(1)康复训练前对照组和康复组神经功能比较无差异(P>0.05);康复训练后康复组神经功能评分优于对照组,在康复训练10天组、30天组与同期对照组比较差异有显著性(P<0.05),康复训练20天组有显著性差异(P<0.01)。(2)康复训练后康复组各项运动能力评分优于对照组,其中转棒行走训练在康复10天组、20天组、30天组与同期对照组比较差异均有显著性(P<0.05);平衡木行走训练康复10天组与同期对照组比较无显著性差异(P>0.05),康复20天组有显著性差异(P<0.01),30天组比较差异有显著性(P<0.05);网屏实验在康复10天组、30天组比较差异有显著性(P<0.05),康复20天组与同期对照组比较有显著性差异(P<0.01)。相关分析表明神经功能评分与转棒评分(r=0.588,P<0.01)、平衡木评测(r=0.698,P<0.01)、网屏评测(r=0.712,P<0.01)呈明显正相关。(3)康复组大鼠Y-迷宫分辨学习能力康复20天组、30天组明显优于对照组,分别为P<0.01;脑梗死大鼠Y-迷宫学习能力与神经功能(r=0.609,P<0.01)呈显著正相关。(4)电镜下所有原半暗带切片均可见到神经元及其突触结构,康复10天组半暗带区突触后致密物厚度(postsynaptic density,PSD)、突触活性区长度与对照组比较有显著增加(P<0.05);康复20天组、30天组PSD厚度、突触活性区长度、突触界面曲率与对照组比较有非常显著差异(P<0.001),穿孔性突触百分率亦明显增加(P<0.01),PSD厚度与神经功能(r=-0.688,P<0.01)、PSD厚度与Y-迷宫学习能力(r=-0.725,P<0.01)呈明显负相关,PSD厚度与活性区长度(r=0.768,P<0.01)呈明显正相关。结论:(1)康复训练可增强脑梗死原半暗带区超微突触结构的可塑性改变,增强突触信息传递效率。(2)康复训练可能会通过激活半暗带区的神经细胞,促进其神经纤维向梗死灶的方向生长,使原半暗带区部分恢复功能。(3)康复训练可通过提高脑梗死大鼠半暗带神经元功能,而改善大鼠的神经功能、运动功能和学习记忆能力。