有氧运动促进血管性痴呆大鼠认知功能康复的皮层机制研究

Cognitive impairment is widespread in the aphronesia disease, depression and the disorders of nervous and mental system patients. Study about the intervention means of cognitive impairment and the rehabilitation mechanism is advanced in this field. After continuous accumulation and technical innovation, We have broken through the technique bottleneck, and developed a method which can make the study about cognitive mechanism into reality. That is, recording single-unit activities of cortex when the free-moving animals were performing a behavioral task. By this,We have finished some advanced brain function research such as cognitive behavioral mechanism, and published some high quality papers which indexed by SCI. Based on the basis of fully work, we’ll take the control group rats, dementia rat models and 2,4,8 weeks' exercise intervention dementia models as research objects, and carry out cognitive behavioral training and test that drink water according to the tones, we’ll test the rats’ cognitive characteristic,and record single-unit activities of auditory and prefrontal cortex synchronized,then molecular biology experiment,ultra microstructure.Thus, By correlation analysis between cognitive behavioral characteristics of each group rat and electrophysiological ect.’s indexes,We can explore the cortex mechanism of aerobic exercise promoting vascular dementia rats’ cognitive function rehabilitation.the project can provide a scientific basis for the diagnosis and treatment about cognitive impairment related diseases, mental diseases or nervous system diseases such as sensory and motor aphasia.

认知损害在痴呆、抑郁障碍等神经与精神系统疾患中普遍存在，而有关认知损害的干预方式及康复机制研究处于本领域前沿。申请人所在课题组突破技术瓶颈，自主开发了一种可实现细胞水平认知机制研究的新技术，即自由活动状态下的动物对外界信息刺激做出行为学反应时，可同步记录其神经元的电活动，利用此技术完成了一些行为认知等高级脑功能的机制研究，发表高质量SCI收录论文多篇。基于前期充分的研究基础，本项目建立血管性痴呆大鼠模型，以对照组大鼠、痴呆大鼠模型，接受2、4、8周运动干预的痴呆模型为研究对象，进行声音摄水的认知训练与测试，观察大鼠的认知特点、同步记录听觉与前额叶皮层神经元电活动、并进行分子水平实验和超微结构观察。通过各组大鼠的认知行为特点与电生理学等检测指标的相关性分析，阐明有氧运动促进痴呆大鼠认知功能改善的皮层机制，为认知损害相关疾病、感觉和运动性失语症等精神与神经系统疾病的诊断和治疗提供科学依据。

近年来，我国人口老龄化问题加剧、脑血管疾患不断增多，认知功能障碍或损害在痴呆、抑郁障碍等神经与精神系统疾患中普遍存在，痴呆已成为威胁人类健康的“四大杀手”之一。研究发现，痴呆患者存在不同程度的认知损害，主要表现为近事记忆下降、注意力障碍、反应迟钝等神经退行性改变，且往往伴有社会功能障碍，给家庭和社会带来沉重负担。有关认知损害的干预方式及康复机制研究处于本领域前沿，因此有关该类疾病认知功能康复方案及其机制的探索迫在眉睫。申请人所在课题组利用自主开发的可实现细胞水平认知机制研究的新技术，即自由活动状态下的动物对外界信息刺激做出行为学反应时，可同步记录其神经元的电活动，利用此技术完成了一些行为认知等大脑高级功能的机制研究。本项目建立血管性痴呆的动物模型，分别进行短中长期的跑台、跑轮运动干预。在大鼠进行行为学实验的同时，同步记录其大脑听觉皮层与前额叶皮层单个神经元的电活动，观察各组大鼠的行为学特点和两个皮层的不同区域神经元的编码特点，分析分子生物学与组织学指标的表达特征。研究发现各组大鼠能够识别不同持续时间的声音，痴呆大鼠存在着一定程度的认知损害。跑台、跑轮运动可增强痴呆大鼠运动前皮层的神经元电活动变化，进而改善痴呆大鼠的认知功能。跑轮运动的干预效果更佳，从干预时间看，运动干预时间越长，效果越好。大鼠大脑皮层神经元的编码特点、分子生物学和组织学实验的结果能够解释其认知行为学变化。大鼠大脑初级皮质对声音进行感知和编码，运动前皮质对行为学反应起着重要的“决定”作用，该研究可为认知损害相关疾病、感觉和运动性失语症等精神与神经系统疾病的诊断和治疗提供科学依据。