运动训练对脑梗塞大鼠学习记忆能力的影响
【摘要】 目的 研究运动训练对脑梗塞大鼠学习记忆能力的影响。方法 建立大鼠右侧大脑中动脉缺血梗塞(MCAO)模型。并将24只大鼠随机分为正常组、模型组、康复组;康复组接受4周的运动训练;对三组大鼠分别进行学习和记忆的行为学测试。结果 模型组大鼠学习记忆能力明显低于正常组(P<0.05)，康复组和正常组学习记忆能力差异无显著性(P>0.05)。结论 脑梗塞会导致大鼠学习记忆能力衰退，而运动训练可以促进脑梗塞大鼠学习记忆能力的恢复。
关键词 康复 训练 大鼠 脑梗塞 学习记忆
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2003)11-0965-02
Effect of rehabilitation train on learning and memory
function of cerebral infarcted rats
, 百拇医药
Liu Xi，Yu Qian，Guo Shengmin
Department of Rehabilitation，Affiliated Hospital of Luzhou Medical College，Luzhou646000.
【Abstract】 Objective To study the effect of rehabilitation train on the learning and memory functional recovˉery of the cerebral infarcted rats.Methods 24 male Wistar rats were randomly divided into the normal group，model group and rehabilitation group.Rehabilitation group which were given balancing，grasping and walking exercises every day for4weeks.Normal group and model group which were feed in normal cages and given no exercises.Three groups were compared the ability to study and to remember.Results Infarct rats’ability to study and to remember were damage obviously(P<0.05)，the ability to study and to remember in rehab ilitation group and normal group had no significant difference(P>0.05).Conclusion Rehabilitation training could accelerate the recovery of ability to study and to remember.
, 百拇医药
Key words rehabilitation train rats cerebral infarct learning and memory
学习和记忆是动物和人类赖以生存所不可缺少的重要的脑功能。脑卒中后，不仅会出现运动功能障碍，而且还会出现学习记忆能力障碍 [1] ，严重影响患者的生活质量。本实验旨在研究运动训练对脑梗塞大鼠学习记忆能力的影响。
1 材料与方法
1.1 实验动物 实验动物为8周龄的Wistar雄性大鼠，第三军医大学提供，体重(250±50)g。将24只大鼠随机分为3组:脑梗塞自由活动组(模型组)、脑梗塞运动训练组(康复组)和正常组，每组各8只。
1.2 MCAO模型的建立 参照小泉插线法 [2] ，建立大鼠右侧大脑中动脉缺血梗塞(MCAO)模型。在室温下，用25%乌拉坦腹腔麻醉动物(5ml/kg)，仰卧固定于手术台上，颈部右旁中切口，分离颈总动脉(CCA)、颈外动脉(ECA)、颈内动脉(ICA)。血管夹结扎ECA远端，在ECA起始处剪一个直径0.2mm的小口，然后插入直径为0.22mm末端涂一层聚胺酯清漆后末端直径<0.25mm的尼龙线，插入深度距CCA分叉处(18.0±1.0)mm，此时有轻度阻力感，制成右侧MCAO模型。手术中用恒温水袋调节体温，保持大鼠肛温37℃。
, 百拇医药
动物苏醒后，凡具有下列4项体征则表示模型制作成功，纳入研究对象:(1)提尾时左前肢内收屈曲(即提尾悬空实验阳性);(2)右眼Horner征;(3)爬行时向左划圈;(4)站立时向左侧倾倒。
1.3 运动训练 康复组大鼠术后休息4天，从第5天开始进行运动训练。采用(1)滚笼训练器训练大鼠步行及抓握功能;(2)网屏训练器训练大鼠前爪抓握功能;(3)平衡训练器训练大鼠平衡功能。以上3项训练每天2次，每次10min，每周训练6天，一共训练4周。模型组及正常组大鼠自由活动，不进行特殊的运动训练。
1.4 学习记忆测试 康复组和模型组于术后第35天与正常组进行学习记忆行为学测试。
1.4.1 Y型迷宫 [3] Y型三等分辐射式迷宫的每臂顶端各有一个信号灯，信号灯亮即为亮臂，通以36V交流电刺激大鼠，每次均有一条暗臂，暗臂不通电，其变换也无规律。若通电后大鼠从所在亮臂跑到另一亮臂记为错误，跑到暗臂则记为正确。一天内连续分段(10次/段，每段休息2min)训练大鼠，以达到9/10正确反应(连续10次中有9次正确反应)所需的训练次数多少表示大鼠分辨学习能力的优劣。
, 百拇医药
1.4.2 一次性被动回避反应 将多功能条件反射箱 [4] 平放在桌边使跳板悬空，大鼠背对着门洞放在跳板上，大鼠找到门洞并进入反应箱后关闭门洞，并用适宜电压电击大鼠前爪，重复训练3次。24h后再将大鼠背对门洞置于跳板上，同时开启计时器，大鼠在跳板上停留的时间记为步入潜伏期(Step through latent，STL)，凡达到300s仍不进入反应箱均视为记忆保持良好。以此测试大鼠一次性被动回避反应的记忆保持能力。
1.5 统计学方法 Y型迷宫测试的数据采用均值±标准差(ˉx±s)表示，组间均数差异的比较采用t检验。STL所得数据以中位数按照Mann和Whitney法进行非参数统计的等级检验，比较组间差异。
2 结果
大鼠分辨学习能力和记忆保持力的行为学检测结果，见表1。
在Y型迷宫测试中，康复组和正常组达到掌握迷宫结构标准所需的训练次数分别是(68.02±11.67)次和(57.62±10.31)次，而模型组则需要(107.07±16.32)次，模型组明显多于前两组，采用t检验比较，差异有显著性(P<0.05)。
, 百拇医药
在大鼠一次性被动回避反应的记忆保持能力测试中，康复组和正常组STL中位数分别是286.7s和298.4s，模型组为126.7s，模型组明显短于康复组和正常组，按照Mann和Whitˉney法进行非参数统计的等级检验比较组间差异，结果差异有显著性(P<0.05)。
在两种测试中，康复组和正常组比较差异均无显著性(P>0.05)。
3 讨论
学习和记忆是中枢神经系统的整合。学习是指人和动物获得外界信息的神经过程，记忆则是将获得的信息储存和读出的神经过程。海马、前额皮质、丘脑、乳头体区及杏仁核均与学习记忆关系密切，且不同类型的学习记忆有不同的脑区参加 [5] 。研究表明，脑缺血损伤的实验动物出现记忆障碍的同时，顶叶皮质及海马有大量凋亡细胞表达 [6] 。其原因可能是脑血管损伤后产生大量的自由基、兴奋性氨基酸，导致细胞内钙超载，引起凋亡调控基因失常。本实验结果显示，正常组大鼠的Y型迷宫分辨学习能力及一次性被动回避反应的记忆保持力均明显优于模型组(P<0.05)，表明脑梗塞可以引起大鼠学习记忆能力的衰
, 百拇医药
退。
已经证明，学习和记忆的神经基础是中枢神经系统高度的可塑性，在中枢神经系统功能重组的过程中需要特定的康复训练 [7] 。训练使运动、感觉、注意力等各种信息通过不同的神经递质传递到神经元，使第二信使刺激特殊的蛋白激酶，活化特异的TFs [8] 。本实验发现，康复组大鼠经过4周的运动训练后，Y-型迷宫分辨学习能力及一次性被动回避反应的记忆保持力均明显优于未经运动训练的模型组(P<0.05)，而与正常组差异无显著性(P>0.05)。表明运动训练可以促进脑梗塞大鼠学习记忆能力的恢复，这与李玲 [9] 等的实验结果一致。近年来的研究表明，运动训练可以减少脑梗塞体积，增加脑血液循环，改善脑缺血 [10，11] ;可以提高脑组织供氧能力，改善脑代谢 [12～15] ;同时，运动训练还可以改善突触结构，加快LTP形成速度 [16，17] ，从而促进学习记忆能力的恢复。
, 百拇医药
由于多种基因及其产物在细胞膜受体，胞质内信号转导通路级联成分、胞核内基因表达的转录调节及细胞生长发育和凋亡等各个层次参与学习记忆的调控 [18] ，因此运动训练 促进学习记忆恢复的具体机制尚有待进一步研究。
参考文献
1 Peng HI.Influence of facilitation techniques on early active rehabilitation in upper extremity，hand and walk function of hemiplegia patients with stroke.Zhongguo Linchuang Kangfu(Chin J Clin Rehabil)，2002，6(9):1255-1256.
2 屈秋明，曹振玲，杨剑波.线栓法大鼠大脑中动脉闭塞局灶性脑缺血模型Longa法和小泉法比较.中华神经科杂志，2000，33:289.
, 百拇医药
3 Zhao KR，Cheng G，Chen QS.A new type of intellectualized Y-maze.Zhongguo Yingyong Shengli Zazhi(Chin J Appl Phisicl)，1997，13(4):363-365.
4 Sui JF，Xiong Y，Zhang CC.A multi-function box for conditioned reflex training of passive avoidance behavior of rats.Disi Junyi Daxue Xuebao(Acta Acad Med Mili Ter)，1994，16(5):363-365.
5 许绍芬.神经生物学.上海:上海医科大学出版社，1999，368-408.
6 Lai XS，Wang L，Tang CZ.Effects of electro-puncture on learn and memory abilites，the apoptosis of nerve cell in brain of experimental.Zhongguo Kangfu Yixue Zazhi(Chin J Rehabil Med)，2003，18(3):140-143.
, 百拇医药
7 缪鸿石.康复医学理论与实践.上海:上海科学技术出版社，2000，49-100.
8 崔尧元，卞留贯，史玉泉，等.脑缺血后学习和记忆障碍的神经生物学.国外医学·脑血管疾病分册，1998，18(2):7-10.
9 Li L，Xu L，Yuan H，et al.Effect of rehabilitation training on memory function of brain infarcted rats.Disi Junyi Daxue Xuebao(J Fourth Mil Med Univ)，2000，21(12):1555-1558.
10 Xu L，Li L，Yan PS，et al.Change of histo-morphology on the rats’cerebral infarction after rehabilitative training.Xiandai Kangfu(Mod Reˉhabil)，2000，4(5):678-679.
, http://www.100md.com
11 Li L，Xu L，Rao ZR，et al.Change of blood vessel built on the rats cereˉbral infarction after rehabilitative training.Xiandai Kangfu(Mod Rehaˉbil)，2000，4(6):842-843.
12 Song YJ.A study of the developmental functions of physical training to the left side of the brain.Zhongguo LinchuangKangfu(Chin J Clin Rehaˉbil)，2002，6(3):337-338.
13 Xiao XH，Xu JX，Tan JW，et al.Effect of unilateral bridging activates on regional cerebral blood flowand the recovery of the affected limb function of cerebral infarction in the early stage post stroke.Zhongguo Linchuang Kangfu(Chin JClin Rehabil)，2002，6(5):644-645.
, 百拇医药
14 Rong LH，Lin YQ.Postoperative early rehabilitation interventions of parˉalyzed limbs in brain hemorrhage.Zhongguo Linchuang Kangfu(Chin J Clin Rehabil)，2002，6(14):2179-2180.
15 Li YH，Li M.Effect of motion and scalp acupuncture on myodynamia of hemip
aralytic patients in stroke.Zhongguo LinchuangKangfu(Chin J Clin Rehanbil)，20
02，6(19):2969.
16 Yu Q，Li XH，Wu SM，et al.Effect of behavioral training on ability of learning and hippocampal learning-dependent LTP in rats with cerebral infarction.Zhonghua Wuli Yixue Yu Kangfu Zazhi(Chin J Phys Med)，2002，24(3):140-144.
, 百拇医药
17 Yu Q，Li XH，Wu SM.Correlation between learning-memory and cereˉbral synapyial parameters in cerebral infarction behavioral train.Zhonghua Wuli Yixue YuKangfu Zazhi(Chin J Phys Med)，2002，24(7):440-444.
18 Jiang G，Shu SY.Genes related to learning and memory in the central nervo
us system.Zhongguo Shenjing Kexue Zazhi(Chin J Neur)，2003，19(1):54-55.
基金项目:泸州市科学技术基金资助项目(编号02-007)
作者单位:646000四川泸州医学院附属医院康复医学科
(收稿日期:2003-10-13)
(编辑 刘娜), 百拇医药(刘曦)
关键词 康复 训练 大鼠 脑梗塞 学习记忆
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2003)11-0965-02
Effect of rehabilitation train on learning and memory
function of cerebral infarcted rats
, 百拇医药
Liu Xi，Yu Qian，Guo Shengmin
Department of Rehabilitation，Affiliated Hospital of Luzhou Medical College，Luzhou646000.
【Abstract】 Objective To study the effect of rehabilitation train on the learning and memory functional recovˉery of the cerebral infarcted rats.Methods 24 male Wistar rats were randomly divided into the normal group，model group and rehabilitation group.Rehabilitation group which were given balancing，grasping and walking exercises every day for4weeks.Normal group and model group which were feed in normal cages and given no exercises.Three groups were compared the ability to study and to remember.Results Infarct rats’ability to study and to remember were damage obviously(P<0.05)，the ability to study and to remember in rehab ilitation group and normal group had no significant difference(P>0.05).Conclusion Rehabilitation training could accelerate the recovery of ability to study and to remember.
, 百拇医药
Key words rehabilitation train rats cerebral infarct learning and memory
学习和记忆是动物和人类赖以生存所不可缺少的重要的脑功能。脑卒中后，不仅会出现运动功能障碍，而且还会出现学习记忆能力障碍 [1] ，严重影响患者的生活质量。本实验旨在研究运动训练对脑梗塞大鼠学习记忆能力的影响。
1 材料与方法
1.1 实验动物 实验动物为8周龄的Wistar雄性大鼠，第三军医大学提供，体重(250±50)g。将24只大鼠随机分为3组:脑梗塞自由活动组(模型组)、脑梗塞运动训练组(康复组)和正常组，每组各8只。
1.2 MCAO模型的建立 参照小泉插线法 [2] ，建立大鼠右侧大脑中动脉缺血梗塞(MCAO)模型。在室温下，用25%乌拉坦腹腔麻醉动物(5ml/kg)，仰卧固定于手术台上，颈部右旁中切口，分离颈总动脉(CCA)、颈外动脉(ECA)、颈内动脉(ICA)。血管夹结扎ECA远端，在ECA起始处剪一个直径0.2mm的小口，然后插入直径为0.22mm末端涂一层聚胺酯清漆后末端直径<0.25mm的尼龙线，插入深度距CCA分叉处(18.0±1.0)mm，此时有轻度阻力感，制成右侧MCAO模型。手术中用恒温水袋调节体温，保持大鼠肛温37℃。
, 百拇医药
动物苏醒后，凡具有下列4项体征则表示模型制作成功，纳入研究对象:(1)提尾时左前肢内收屈曲(即提尾悬空实验阳性);(2)右眼Horner征;(3)爬行时向左划圈;(4)站立时向左侧倾倒。
1.3 运动训练 康复组大鼠术后休息4天，从第5天开始进行运动训练。采用(1)滚笼训练器训练大鼠步行及抓握功能;(2)网屏训练器训练大鼠前爪抓握功能;(3)平衡训练器训练大鼠平衡功能。以上3项训练每天2次，每次10min，每周训练6天，一共训练4周。模型组及正常组大鼠自由活动，不进行特殊的运动训练。
1.4 学习记忆测试 康复组和模型组于术后第35天与正常组进行学习记忆行为学测试。
1.4.1 Y型迷宫 [3] Y型三等分辐射式迷宫的每臂顶端各有一个信号灯，信号灯亮即为亮臂，通以36V交流电刺激大鼠，每次均有一条暗臂，暗臂不通电，其变换也无规律。若通电后大鼠从所在亮臂跑到另一亮臂记为错误，跑到暗臂则记为正确。一天内连续分段(10次/段，每段休息2min)训练大鼠，以达到9/10正确反应(连续10次中有9次正确反应)所需的训练次数多少表示大鼠分辨学习能力的优劣。
, 百拇医药
1.4.2 一次性被动回避反应 将多功能条件反射箱 [4] 平放在桌边使跳板悬空，大鼠背对着门洞放在跳板上，大鼠找到门洞并进入反应箱后关闭门洞，并用适宜电压电击大鼠前爪，重复训练3次。24h后再将大鼠背对门洞置于跳板上，同时开启计时器，大鼠在跳板上停留的时间记为步入潜伏期(Step through latent，STL)，凡达到300s仍不进入反应箱均视为记忆保持良好。以此测试大鼠一次性被动回避反应的记忆保持能力。
1.5 统计学方法 Y型迷宫测试的数据采用均值±标准差(ˉx±s)表示，组间均数差异的比较采用t检验。STL所得数据以中位数按照Mann和Whitney法进行非参数统计的等级检验，比较组间差异。
2 结果
大鼠分辨学习能力和记忆保持力的行为学检测结果，见表1。
在Y型迷宫测试中，康复组和正常组达到掌握迷宫结构标准所需的训练次数分别是(68.02±11.67)次和(57.62±10.31)次，而模型组则需要(107.07±16.32)次，模型组明显多于前两组，采用t检验比较，差异有显著性(P<0.05)。
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在大鼠一次性被动回避反应的记忆保持能力测试中，康复组和正常组STL中位数分别是286.7s和298.4s，模型组为126.7s，模型组明显短于康复组和正常组，按照Mann和Whitˉney法进行非参数统计的等级检验比较组间差异，结果差异有显著性(P<0.05)。
在两种测试中，康复组和正常组比较差异均无显著性(P>0.05)。
3 讨论
学习和记忆是中枢神经系统的整合。学习是指人和动物获得外界信息的神经过程，记忆则是将获得的信息储存和读出的神经过程。海马、前额皮质、丘脑、乳头体区及杏仁核均与学习记忆关系密切，且不同类型的学习记忆有不同的脑区参加 [5] 。研究表明，脑缺血损伤的实验动物出现记忆障碍的同时，顶叶皮质及海马有大量凋亡细胞表达 [6] 。其原因可能是脑血管损伤后产生大量的自由基、兴奋性氨基酸，导致细胞内钙超载，引起凋亡调控基因失常。本实验结果显示，正常组大鼠的Y型迷宫分辨学习能力及一次性被动回避反应的记忆保持力均明显优于模型组(P<0.05)，表明脑梗塞可以引起大鼠学习记忆能力的衰
, 百拇医药
退。
已经证明，学习和记忆的神经基础是中枢神经系统高度的可塑性，在中枢神经系统功能重组的过程中需要特定的康复训练 [7] 。训练使运动、感觉、注意力等各种信息通过不同的神经递质传递到神经元，使第二信使刺激特殊的蛋白激酶，活化特异的TFs [8] 。本实验发现，康复组大鼠经过4周的运动训练后，Y-型迷宫分辨学习能力及一次性被动回避反应的记忆保持力均明显优于未经运动训练的模型组(P<0.05)，而与正常组差异无显著性(P>0.05)。表明运动训练可以促进脑梗塞大鼠学习记忆能力的恢复，这与李玲 [9] 等的实验结果一致。近年来的研究表明，运动训练可以减少脑梗塞体积，增加脑血液循环，改善脑缺血 [10，11] ;可以提高脑组织供氧能力，改善脑代谢 [12～15] ;同时，运动训练还可以改善突触结构，加快LTP形成速度 [16，17] ，从而促进学习记忆能力的恢复。
, 百拇医药
由于多种基因及其产物在细胞膜受体，胞质内信号转导通路级联成分、胞核内基因表达的转录调节及细胞生长发育和凋亡等各个层次参与学习记忆的调控 [18] ，因此运动训练 促进学习记忆恢复的具体机制尚有待进一步研究。
参考文献
1 Peng HI.Influence of facilitation techniques on early active rehabilitation in upper extremity，hand and walk function of hemiplegia patients with stroke.Zhongguo Linchuang Kangfu(Chin J Clin Rehabil)，2002，6(9):1255-1256.
2 屈秋明，曹振玲，杨剑波.线栓法大鼠大脑中动脉闭塞局灶性脑缺血模型Longa法和小泉法比较.中华神经科杂志，2000，33:289.
, 百拇医药
3 Zhao KR，Cheng G，Chen QS.A new type of intellectualized Y-maze.Zhongguo Yingyong Shengli Zazhi(Chin J Appl Phisicl)，1997，13(4):363-365.
4 Sui JF，Xiong Y，Zhang CC.A multi-function box for conditioned reflex training of passive avoidance behavior of rats.Disi Junyi Daxue Xuebao(Acta Acad Med Mili Ter)，1994，16(5):363-365.
5 许绍芬.神经生物学.上海:上海医科大学出版社，1999，368-408.
6 Lai XS，Wang L，Tang CZ.Effects of electro-puncture on learn and memory abilites，the apoptosis of nerve cell in brain of experimental.Zhongguo Kangfu Yixue Zazhi(Chin J Rehabil Med)，2003，18(3):140-143.
, 百拇医药
7 缪鸿石.康复医学理论与实践.上海:上海科学技术出版社，2000，49-100.
8 崔尧元，卞留贯，史玉泉，等.脑缺血后学习和记忆障碍的神经生物学.国外医学·脑血管疾病分册，1998，18(2):7-10.
9 Li L，Xu L，Yuan H，et al.Effect of rehabilitation training on memory function of brain infarcted rats.Disi Junyi Daxue Xuebao(J Fourth Mil Med Univ)，2000，21(12):1555-1558.
10 Xu L，Li L，Yan PS，et al.Change of histo-morphology on the rats’cerebral infarction after rehabilitative training.Xiandai Kangfu(Mod Reˉhabil)，2000，4(5):678-679.
, http://www.100md.com
11 Li L，Xu L，Rao ZR，et al.Change of blood vessel built on the rats cereˉbral infarction after rehabilitative training.Xiandai Kangfu(Mod Rehaˉbil)，2000，4(6):842-843.
12 Song YJ.A study of the developmental functions of physical training to the left side of the brain.Zhongguo LinchuangKangfu(Chin J Clin Rehaˉbil)，2002，6(3):337-338.
13 Xiao XH，Xu JX，Tan JW，et al.Effect of unilateral bridging activates on regional cerebral blood flowand the recovery of the affected limb function of cerebral infarction in the early stage post stroke.Zhongguo Linchuang Kangfu(Chin JClin Rehabil)，2002，6(5):644-645.
, 百拇医药
14 Rong LH，Lin YQ.Postoperative early rehabilitation interventions of parˉalyzed limbs in brain hemorrhage.Zhongguo Linchuang Kangfu(Chin J Clin Rehabil)，2002，6(14):2179-2180.
15 Li YH，Li M.Effect of motion and scalp acupuncture on myodynamia of hemip
aralytic patients in stroke.Zhongguo LinchuangKangfu(Chin J Clin Rehanbil)，20
02，6(19):2969.
16 Yu Q，Li XH，Wu SM，et al.Effect of behavioral training on ability of learning and hippocampal learning-dependent LTP in rats with cerebral infarction.Zhonghua Wuli Yixue Yu Kangfu Zazhi(Chin J Phys Med)，2002，24(3):140-144.
, 百拇医药
17 Yu Q，Li XH，Wu SM.Correlation between learning-memory and cereˉbral synapyial parameters in cerebral infarction behavioral train.Zhonghua Wuli Yixue YuKangfu Zazhi(Chin J Phys Med)，2002，24(7):440-444.
18 Jiang G，Shu SY.Genes related to learning and memory in the central nervo
us system.Zhongguo Shenjing Kexue Zazhi(Chin J Neur)，2003，19(1):54-55.
基金项目:泸州市科学技术基金资助项目(编号02-007)
作者单位:646000四川泸州医学院附属医院康复医学科
(收稿日期:2003-10-13)
(编辑 刘娜), 百拇医药(刘曦)