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脑中风,又称脑卒中,是目前世界主要致死病因之一,严重威胁人类的生命健康,其中缺血性脑卒中(cerebral ischemic stroke,CIS)最为常见,在脑卒中患者中,缺血性脑中风的发病率约占60%-80%。缺血性脑中风主要是由血管阻塞之后血流不畅,神经元缺氧导致的。由于缺血性脑中风给人类健康带来的危害日益严重,因此,基础与临床都致力于缺血性中风后功能恢复的研究。几十年来科学家们相继提出了很多促进缺血性脑中风后功能恢复的方法,其中由于脑刺激的方法可以直接靶向激活或调控目标区域的活性而成为一种有效的治疗手段。尤其近些年来光遗传学技术的出现,将调节特定脑区神经元活动的方式上升到精确可控的水平。本课题应用光遗传学技术在环路水平调控参与恐惧记忆形成的关键脑区外侧杏仁核(lateral amygdala,LA)区域缺血性中风后的功能恢复。(1)我们分别运用在体注射内皮素(Endothelin-1,ET-1)和光化学的方法来建立深部脑区LA部位的缺血模型。首先,我们按照传统方法建立缺血模型,发现ET-1介导的缺血模型只能维持3天就发生自恢复现象,传统的光化学法介导的缺血模型也只能维持到第7天。随后,我们对传统的光化学法进行改进,将光照强度设为30mW/mm2,光照时间延长到1小时,成功的使LA区域缺血能够在10天之内都不会发生自恢复现象,从而达到了本课题进行长时程研究深部脑区LA缺血后功能恢复的要求。(2)我们采用条件恐惧行为学实验进行研究,发现LA缺血动物的恐惧记忆在记忆的获取阶段就受到影响,同时还发现LA缺血动物在之后的声音相关的条件恐惧实验中对记忆的唤起过程也存在障碍。(3)我们运用光遗传学技术在神经环路水平促进LA缺血性中风后的功能恢复。我们发现光照刺激LA区域的上游脑区(the ventral part of the secondary auditory cortex,AuV)能够促进 LA 缺血后功能的恢复,并且随着光照刺激AuV的时间长短不同,LA区域缺血后功能恢复的效果也不同:光照刺激1天实验动物的恐惧记忆在获取和唤起阶段依然受损,但将光照时间延长到2天或3天时实验动物的恐惧记忆在获取和唤起都恢复正常,说明LA区域的行为功能发生明显的恢复。本课题通过一系列的探索研究,最终建立了良好的深部脑区缺血模型,可以实现长时程检测缺血后带来的行为损伤,并且通过应用光遗传学技术实现了在神经环路水平去调控缺血后的功能恢复,为缺血性中风的基础研究和临床上促进缺血后功能恢复提供了一个新的途径。