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缺血性脑卒中是指由各种原因引起的脑供血不足而导致的脑组织坏死事件。在世界范围内缺血性脑卒中患者约占脑卒中患者总数的60%-80%。近年来,随着医疗水平的不断提高,脑卒中患者的死亡率有了明显下降,但是脑缺血导致的认知以及运动功能障碍等后遗症仍然严重影响了患者的生活质量,同时给社会带来了巨大的经济负担。如何促进缺血后运动功能的恢复成为了临床医生以及基础科研工作者面临的巨大挑战。组织纤维蛋白溶酶原激活剂（Tissue Plamnipen Activator,tPA）是目前唯一被美国食品药品监督管理局（U.S.Food and Drug Administration,FDA）批准的用于治疗急性缺血性脑卒中的药物。但其溶栓治疗时间窗短,具有一定的神经毒性以及增加脑出血风险等因素使得应用该药物的卒中患者比例很少。即使脑缺血患者能够得到及时有效的溶栓治疗,其肢体偏瘫,认知及情感障碍等后遗症也给患者的学习,工作等日常生活造成了严重的影响。目前,临床上仍然缺乏有效的促进卒中患者康复期运动功能恢复的药物。有研究表明大脑缺血损伤周围区仍然保留着部分血液供应,其神经元功能受到损伤的同时也具有一定的结构和功能的可塑性。有文献报道,这种可塑性可能和神经细胞释放的脑源性神经营养因子等有关。康复期对卒中患者进行任务导向型功能训练,强迫性使用运动疗法,以及丰富环境刺激等能够促进缺血患者感觉、运动功能的恢复。有文献报道环境丰富化（Environmental Enrichment,EE）能够显著增强大脑可塑性,促进脑缺血、阿尔兹海默症等疾病模型小鼠的认知功能恢复。但是环境丰富化对脑损伤后运动功能恢复的作用以及背后的机制仍不清楚。因此,本研究主要开展了以下工作:（1）使用一种光诱导血栓形成性脑缺血模型,研究环境丰富化能否促进缺血后运动功能的恢复,进一步研究环境丰富化对缺血后大脑结构以及功能可塑性的影响及其机制。（2）探究环境丰富化促进缺血后运动功能恢复的表观遗传学机制。第一部分为了研究环境丰富化对脑缺血后运动功能恢复的影响。我们首先对本研究中使用的光诱导血栓形成性脑缺血模型的可靠性进行了验证。行为学结果表明,模型组鼠在光照后24 h就表现出严重的运动功能的损伤,在造模后三周内其运动功能有所恢复,但仍维持在比较高的损伤水平。此后,我们在小鼠造模前三天进行行为学评价,剔除行为异常小鼠。在光诱导血栓形成性脑缺血造模后第四天进行随机分组,分成假手术组（Sham组）,对照组（Standard Condition,SC组）以及环境丰富化组（EE组）。其中假手术组以及对照组饲养在正常环境中,EE组小鼠分成每六到八只一组,进行环境丰富化饲养。我们分别在造模后4 d,12 d,19 d,26 d以及33 d进行网格和圆桶实验,评价造模后小鼠运动功能。实验结果显示环境丰富化饲养一周后,与SC组相比,EE组小鼠运动功能就有了明显改善,并且这种改善作用能够长期维持。为了进一步弄清楚环境丰富化对缺血损伤大脑可塑性的影响,我们采用光诱导血栓形成性脑缺血模型,在造模后5 d进行为期一周的环境丰富化饲养,于造模后12 d提取缺血周围区组织进行免疫印迹分析。我们检测了小鼠皮层中神经可塑性相关蛋白的表达水平。结果显示,EE能够显著提高突触后密度蛋白95（Post-Synaptic Density protein 95,PSD-95）,突触蛋白（Synapsin）以及树突棘素（Spinophilin）等蛋白的表达水平,这些结果提示环境丰富化可能是通过增加缺血后周围区神经可塑性来促进运动功能恢复。为了进一步验证猜想,我们将造模后小鼠置于环境丰富化中饲养一周,于脑缺血后43 d取脑,进行高尔基染色（Golgi staining）和BDA（Biotinylated Aextran Amine）染色。结果表明,脑缺血后缺血周围区存活神经元的树突棘密度,复杂度,树突长度和分支数显著下调,而EE能够显著逆转缺血导致的神经元树突棘密度,复杂度,树突长度和分支数下调。BDA染色实验表明,EE能够明显增加脑缺血后轴突芽生。以上结果初步证实了我们的猜想:EE能够显著促进脑缺血后运动功能恢复,增加缺血周围区神经元结构可塑性。树突和树突棘结构的变化是否会导致突触功能的改变呢?为了研究这个问题,我们选取缺血周围区的神经元进行全细胞记录皮层微型自发兴奋性突触后电流（Mininature Excitatory Post Synaptic Current,mEPSC）。实验结果显示,与SC组相比,EE显著逆转了缺血导致的损伤周围区神经元mEPSCs频率的降低,各组之间mEPSCs幅度没有显著性差异。以上结果表明,EE不仅增强了缺血周围区神经元的结构可塑性,同时能够增强功能可塑性。第二部分为了探究环境丰富化促进缺血后运动功能的恢复是否与表观遗传学机制有关。我们在环境丰富化后1 d,3 d以及14 d检测了组蛋白乙酰化水平,组蛋白去乙酰化酶2（Histone Deacetylase 2,HDAC2）活性。实验结果表明,环境丰富化能够显著增加组蛋白乙酰化,提高HDAC2活性。为了进一步明确HDAC2在EE中的作用,我们构建了携带全长HDAC2的重组腺病毒Ad-HDAC2-Flag,以及对照病毒Ad-inactive-HDAC2-Flag。我们在野生型小鼠光照脑缺血模型后立即给予上述重组腺病毒,在造模后5 d进行为期一周的环境丰富化饲养,于造模后12 d,19 d,26 d,33 d进行行为学评价。实验结果表明,在注射一周后,重组腺病毒Ad-HDAC2-Flag能够显著增加皮层HDAC2的表达。同时我们也构建了重组腺相关病毒AAV-CAG-EGFP-Cre及其对照病毒AAV-CAG-EGFP,以及HDAC2flox/flox鼠。与对照病毒相比,AAV-CAG-EGFP-Cre能够显著下调HDAC2flox/flox鼠皮层中HDAC2的表达。行为学实验结果证实,环境丰富化不能进一步促进实验组小鼠运动功能的恢复。同时,为了进一步确证HDAC2在EE中的作用。我们将HDAC2flox/flox鼠与EMX1-Cre转基因鼠进行杂交,得到了神经系统特异性敲除HDAC2鼠HDAC2flox/flox-EMX1-Cre。我们将野生型对照HDAC2flox/flox鼠和HDAC2flox/flox-EMX1-Cre鼠同时进行光照造模,随机分成以下3组（Sham,SC,EE）,EE组于缺血后5 d开始为期一周的环境丰富化饲养。各组分别于造模后4 d,12 d,19 d和26 d,33 d采用网格和圆桶实验,进行行为学评价。结果显示,与SC组相比,环境丰富化不能进一步促进HDAC2flox/flox-EMX1-Cre鼠缺血后运动功能恢复。同时我们检测了γ-氨基丁酸转运蛋白1（GABA transporter1,GAT1）、3/4（GABA transporter3/4,GAT3/4）的表达水平。结果表明环境丰富化能够显著增加GAT1的表达。为了明确HDAC2在其中扮演的角色,我们通过染色质免疫共沉淀技术（Chromatin Immunoprecipitation,ChIP）检测了GAT1等基因启动子乙酰化水平。结果证实环境丰富化能够增加GAT1启动子区域的乙酰化水平。电生理结果表明环境丰富化能够增加损伤周围区神经元的电活动,逆转缺血引起的tonic inhibition的增加。综上所述,环境丰富化能够增加缺血后皮层细胞HDAC2的活性,从而促进神经可塑性相关蛋白的表达,提高大脑的结构和功能的可塑性。同时HDAC2活性的降低能够使组蛋白结构松弛,增加GAT1表达,降低胞外GABA水平,减少tonic inhibition,最终促进缺血后运动功能的恢复。