不同强度跑台运动对大鼠学习记忆能力及海马CA3区突触超微结构的影响

吴成吉 黄作义 董淑欣 邹春影

摘要：目的 临床分析不同强度跑台运动对大鼠学习记忆能力及海马CA3区突触超微结构的影响。方法 选取40只大鼠，按照随机分配的方法，将其分为4个组，即对照组10只，高强度运动组10只，中强度运动组10只，低强度运动组10只，根据各自强度运动，待60d后，给予被动回避反应试验，对潜伏期时间进行测量。接着，在每组任意选取5只大鼠，选择右侧海马CA3区，制作超薄切片，用60k倍透射电镜拍照，测量突触界结构。结果 经过分析后得知，低强度运动组经过点击后1d，步入潜伏期时间明显延长，海马CA3区突触后膜致密物质明显增厚，主要分为负向弯曲、正向弯曲和平直三种类型。结论 总而言之，低强度运动，有利于提高记忆能力，对CA3区神经元突触结构的可塑性变化具有一定影响，突触后膜致密物质厚度和记忆能力具有正相关关系。

关键词：不同强度跑台运动；大鼠；学习记忆能力；CA3

1资料与方法

1.1一般资料 选取40只大鼠，按照随机分配的方法，将其分为4个组，即对照组10只，高强度运动组10只，中强度运动组10只，低强度运动组10只。40只大鼠全部由塑料代谢笼喂养，设置消毒木屑，选择普通饲料喂养，温度为22℃左右，适度50%左右，采取自然照光方式，每周选择紫外灯进行消毒、灭菌。

1.2方法 跑台训练：大鼠在笼内自由取食。各运动组大鼠在跑台上训练3d，低强度组以15m/min速度运动，30min/d。中强度组以25m/min速度运动，30min/d。高强度大鼠以25m/min速度运动，20min/d，每天增加1m，直到30m/min为止，每6d休息1d，一共运动60d。

被动回避反应试验：选择模板，制作回避反应箱，在箱底设置1cm细铁条，将反应箱有孔隔板分隔为两块，使大鼠能够自由穿行，一侧连接电源，一侧不连接电源，即安全区。在60d时，给予被动回避反应试验，仔细监测潜伏期时间。

动物取样：待测定完成之后，所有动物进入潜伏期时间，处于深麻醉条件下，选择戊二醛磷酸缓冲液、多聚甲醛，通过左心室主动脉进行固定灌注，同时取大鼠整脑，在固定液浸泡3h左右，然后移入蔗糖磷酸缓冲液冰箱，温度设置4℃，过夜。

接着，在每组任意选取5只大鼠，选择右侧海马CA3区，制作超薄切片，用60k倍透射电镜拍照，测量突触界结构。

2结果

经过分析后得知，低强度运动组经过点击后1d，步入潜伏期时间明显延长，海马CA3区突触后膜致密物质明显增厚，主要分为负向弯曲、正向弯曲和平直三种类型。

3讨论

近些年来，运动和学习记忆能力的关系，是医学界的重点研究课题。运动的适宜性、规律性、长期性，能够提升大鼠空间大鼠记忆能力。根据相关研究表明，海马CA3区作为学习记忆关键区域，突触结构变化是否和学习记忆能力相关，长时程的增强效应、行为训练、药物治疗、生活环境变化，对脑区神经元新突触产生、突触修饰，均有着密切联系。现阶段，健身运动日益科学化，怎样开展益智运动，是人类非常关心的健康问题。不同强度的跑台运动，在多大程度上，影响着学习记忆能力，和学习记忆脑区关联多少，相关性研究较少。因此，笔者在本组实验中，根据不同强度跑台运动，分析不同强度跑台运动对大鼠学习记忆能力及海马CA3区突触超微结构的影响。

在本组实验中，选择透射电镜，处于60k倍观察下，选择OCD拍照，导入每张照片，选择工具测量突触间隙宽度、CA3区突触后膜致密物质厚度和弦弧长，计算曲率之后，在计算软件中即可显示，通过数码方式呈现，与传统施工测量方式相比，可降低测量误差率，节约测量时间，可降低主观因素影响，确保结果更为可信、客观。电镜下化学性突触由三部分组成：①突触前成分：一般是前一个神经元的轴突终末膨大部分，有突触小泡，内含神经递质，与下一个神经元接触部位的细胞膜为突触前膜。②突触后成分：是后一神经元或效应细胞与突触前成分相对应的局部区域。③突触间隙：是突触前膜与突触后膜之间的狭窄间隙。

根据Ader等学者报道，选择被动回避反应箱，处于不同刺激强度和不同电击时间下，测量大鼠的记忆能力，为被动回应向测量记忆功能奠定了基础。根据后来学者报道，测量CA3区的突触界面结构。在本组实验中，测量手法更为先进、科学。根据现有发现，海马作为大脑学习的关键区域，神经元突触后膜致密物质的增厚，是重要表现过程，是学习记忆功能形态结构加固的基础。因此，针对不同海马CA3结构、记忆能力和不同强度，三者具有紧密联系。

根据相关研究表明，运动可促进人体学习记忆能力、认知能力和个性的良好发展，运动有利于动物类海马脑区的分化和存活，提升实验动物被动逃避记忆能力、空间记忆能力。根据相关研究表明，让血管性痴呆大鼠的平衡和轮转训练，可有效提升大鼠记忆能力、空间学习能力，促进海马LTP形成。该结果和本实验结果保持一致，通过低强度有氧运动，能够有效提升大鼠记忆能力。

对于突触界面结构，最易改变参数是PSD，PSD内含有多种蛋白质、酶，因诸多影响，这些蛋白质和酶会发生变化。持续电刺激和光照刺激，或注射脑室内药物，可促使脑区PSD变薄，或者增厚。如果PSD增厚，突触结构就会增强。因此，随着蛋白质分子结构变化，致密物质厚度变薄，或者增厚。通过低强度运动，可提升大鼠学习记忆能力，主要是与海马NMDA的BDNF、NRI等基因表达相关。

根据本组实验结果，低强度运动，有利于提高记忆能力，对CA3区神经元突触结构的可塑性变化具有一定影响，突触后膜致密物质厚度和记忆能力具有正相关关系。高强度运动和中强度运动的大鼠，并未发生这些变化。这说明，在不同强度跑台运动中，低强度的有氧运动，有利于提升学习记忆能力。

参考文献：

[1] 孙国欣，田振军，何江明，等.不同负荷运动对大鼠海马CA Ⅰ区一氧化氮合酶表达的影响[J].天津体育学院学报，2006，21（1）：18-20，23.

[2] 李小涛.运动训练对大鼠脑组织胶质细胞的影响及其与学习记忆的关系研究[D].陕西师范大学，2006.编辑/孙杰