不同強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶能力及海馬CA3區(qū)突觸超微結(jié)構(gòu)的影響

吳成吉 黃作義 董淑欣 鄒春影

摘要：目的 臨床分析不同強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶能力及海馬CA3區(qū)突觸超微結(jié)構(gòu)的影響。方法 選取40只大鼠，按照隨機(jī)分配的方法，將其分為4個(gè)組，即對(duì)照組10只，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組10只，中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組10只，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組10只，根據(jù)各自強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，待60d后，給予被動(dòng)回避反應(yīng)試驗(yàn)，對(duì)潛伏期時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。接著，在每組任意選取5只大鼠，選擇右側(cè)海馬CA3區(qū)，制作超薄切片，用60k倍透射電鏡拍照，測(cè)量突觸界結(jié)構(gòu)。結(jié)果 經(jīng)過(guò)分析后得知，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組經(jīng)過(guò)點(diǎn)擊后1d，步入潛伏期時(shí)間明顯延長(zhǎng)，海馬CA3區(qū)突觸后膜致密物質(zhì)明顯增厚，主要分為負(fù)向彎曲、正向彎曲和平直三種類型。結(jié)論 總而言之，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，有利于提高記憶能力，對(duì)CA3區(qū)神經(jīng)元突觸結(jié)構(gòu)的可塑性變化具有一定影響，突觸后膜致密物質(zhì)厚度和記憶能力具有正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：不同強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)；大鼠；學(xué)習(xí)記憶能力；CA3

1資料與方法

1.1一般資料 選取40只大鼠，按照隨機(jī)分配的方法，將其分為4個(gè)組，即對(duì)照組10只，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組10只，中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組10只，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組10只。40只大鼠全部由塑料代謝籠喂養(yǎng)，設(shè)置消毒木屑，選擇普通飼料喂養(yǎng)，溫度為22℃左右，適度50%左右，采取自然照光方式，每周選擇紫外燈進(jìn)行消毒、滅菌。

1.2方法 跑臺(tái)訓(xùn)練：大鼠在籠內(nèi)自由取食。各運(yùn)動(dòng)組大鼠在跑臺(tái)上訓(xùn)練3d，低強(qiáng)度組以15m/min速度運(yùn)動(dòng)，30min/d。中強(qiáng)度組以25m/min速度運(yùn)動(dòng)，30min/d。高強(qiáng)度大鼠以25m/min速度運(yùn)動(dòng)，20min/d，每天增加1m，直到30m/min為止，每6d休息1d，一共運(yùn)動(dòng)60d。

被動(dòng)回避反應(yīng)試驗(yàn)：選擇模板，制作回避反應(yīng)箱，在箱底設(shè)置1cm細(xì)鐵條，將反應(yīng)箱有孔隔板分隔為兩塊，使大鼠能夠自由穿行，一側(cè)連接電源，一側(cè)不連接電源，即安全區(qū)。在60d時(shí)，給予被動(dòng)回避反應(yīng)試驗(yàn)，仔細(xì)監(jiān)測(cè)潛伏期時(shí)間。

動(dòng)物取樣：待測(cè)定完成之后，所有動(dòng)物進(jìn)入潛伏期時(shí)間，處于深麻醉?xiàng)l件下，選擇戊二醛磷酸緩沖液、多聚甲醛，通過(guò)左心室主動(dòng)脈進(jìn)行固定灌注，同時(shí)取大鼠整腦，在固定液浸泡3h左右，然后移入蔗糖磷酸緩沖液冰箱，溫度設(shè)置4℃，過(guò)夜。

接著，在每組任意選取5只大鼠，選擇右側(cè)海馬CA3區(qū)，制作超薄切片，用60k倍透射電鏡拍照，測(cè)量突觸界結(jié)構(gòu)。

2結(jié)果

經(jīng)過(guò)分析后得知，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組經(jīng)過(guò)點(diǎn)擊后1d，步入潛伏期時(shí)間明顯延長(zhǎng)，海馬CA3區(qū)突觸后膜致密物質(zhì)明顯增厚，主要分為負(fù)向彎曲、正向彎曲和平直三種類型。

3討論

近些年來(lái)，運(yùn)動(dòng)和學(xué)習(xí)記憶能力的關(guān)系，是醫(yī)學(xué)界的重點(diǎn)研究課題。運(yùn)動(dòng)的適宜性、規(guī)律性、長(zhǎng)期性，能夠提升大鼠空間大鼠記憶能力。根據(jù)相關(guān)研究表明，海馬CA3區(qū)作為學(xué)習(xí)記憶關(guān)鍵區(qū)域，突觸結(jié)構(gòu)變化是否和學(xué)習(xí)記憶能力相關(guān)，長(zhǎng)時(shí)程的增強(qiáng)效應(yīng)、行為訓(xùn)練、藥物治療、生活環(huán)境變化，對(duì)腦區(qū)神經(jīng)元新突觸產(chǎn)生、突觸修飾，均有著密切聯(lián)系。現(xiàn)階段，健身運(yùn)動(dòng)日益科學(xué)化，怎樣開(kāi)展益智運(yùn)動(dòng)，是人類非常關(guān)心的健康問(wèn)題。不同強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，在多大程度上，影響著學(xué)習(xí)記憶能力，和學(xué)習(xí)記憶腦區(qū)關(guān)聯(lián)多少，相關(guān)性研究較少。因此，筆者在本組實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)不同強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，分析不同強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶能力及海馬CA3區(qū)突觸超微結(jié)構(gòu)的影響。

在本組實(shí)驗(yàn)中，選擇透射電鏡，處于60k倍觀察下，選擇OCD拍照，導(dǎo)入每張照片，選擇工具測(cè)量突觸間隙寬度、CA3區(qū)突觸后膜致密物質(zhì)厚度和弦弧長(zhǎng)，計(jì)算曲率之后，在計(jì)算軟件中即可顯示，通過(guò)數(shù)碼方式呈現(xiàn)，與傳統(tǒng)施工測(cè)量方式相比，可降低測(cè)量誤差率，節(jié)約測(cè)量時(shí)間，可降低主觀因素影響，確保結(jié)果更為可信、客觀。電鏡下化學(xué)性突觸由三部分組成：①突觸前成分：一般是前一個(gè)神經(jīng)元的軸突終末膨大部分，有突觸小泡，內(nèi)含神經(jīng)遞質(zhì)，與下一個(gè)神經(jīng)元接觸部位的細(xì)胞膜為突觸前膜。②突觸后成分：是后一神經(jīng)元或效應(yīng)細(xì)胞與突觸前成分相對(duì)應(yīng)的局部區(qū)域。③突觸間隙：是突觸前膜與突觸后膜之間的狹窄間隙。

根據(jù)Ader等學(xué)者報(bào)道，選擇被動(dòng)回避反應(yīng)箱，處于不同刺激強(qiáng)度和不同電擊時(shí)間下，測(cè)量大鼠的記憶能力，為被動(dòng)回應(yīng)向測(cè)量記憶功能奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)后來(lái)學(xué)者報(bào)道，測(cè)量CA3區(qū)的突觸界面結(jié)構(gòu)。在本組實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量手法更為先進(jìn)、科學(xué)。根據(jù)現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)，海馬作為大腦學(xué)習(xí)的關(guān)鍵區(qū)域，神經(jīng)元突觸后膜致密物質(zhì)的增厚，是重要表現(xiàn)過(guò)程，是學(xué)習(xí)記憶功能形態(tài)結(jié)構(gòu)加固的基礎(chǔ)。因此，針對(duì)不同海馬CA3結(jié)構(gòu)、記憶能力和不同強(qiáng)度，三者具有緊密聯(lián)系。

根據(jù)相關(guān)研究表明，運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)人體學(xué)習(xí)記憶能力、認(rèn)知能力和個(gè)性的良好發(fā)展，運(yùn)動(dòng)有利于動(dòng)物類海馬腦區(qū)的分化和存活，提升實(shí)驗(yàn)動(dòng)物被動(dòng)逃避記憶能力、空間記憶能力。根據(jù)相關(guān)研究表明，讓血管性癡呆大鼠的平衡和輪轉(zhuǎn)訓(xùn)練，可有效提升大鼠記憶能力、空間學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)海馬LTP形成。該結(jié)果和本實(shí)驗(yàn)結(jié)果保持一致，通過(guò)低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)，能夠有效提升大鼠記憶能力。

對(duì)于突觸界面結(jié)構(gòu)，最易改變參數(shù)是PSD，PSD內(nèi)含有多種蛋白質(zhì)、酶，因諸多影響，這些蛋白質(zhì)和酶會(huì)發(fā)生變化。持續(xù)電刺激和光照刺激，或注射腦室內(nèi)藥物，可促使腦區(qū)PSD變薄，或者增厚。如果PSD增厚，突觸結(jié)構(gòu)就會(huì)增強(qiáng)。因此，隨著蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)變化，致密物質(zhì)厚度變薄，或者增厚。通過(guò)低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，可提升大鼠學(xué)習(xí)記憶能力，主要是與海馬NMDA的BDNF、NRI等基因表達(dá)相關(guān)。

根據(jù)本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，有利于提高記憶能力，對(duì)CA3區(qū)神經(jīng)元突觸結(jié)構(gòu)的可塑性變化具有一定影響，突觸后膜致密物質(zhì)厚度和記憶能力具有正相關(guān)關(guān)系。高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的大鼠，并未發(fā)生這些變化。這說(shuō)明，在不同強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)中，低強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)，有利于提升學(xué)習(xí)記憶能力。

參考文獻(xiàn)：

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