High-Intensity Interval Training Promotes Neurological and Motor Recovery After Photothrombotic Stroke in Rats = 광혈전성 뇌졸중 동물모델에서 고강도 인터벌 트레이닝에 의한 신경학적·운동 기능 회복 촉진

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ischemic stroke (IS), which accounts for 80–85% of all stroke cases, results from thrombotic or embolic occlusion of the cerebral arteries, leading to excitotoxicity and neuronal loss. The consequent synaptic disorganization and circuit disruption cause persistent motor impairments that diminish quality of life. Although current reperfusion therapies restore blood flow, they cannot reverse neuronal loss, underscoring the need to enhance neuroplasticity and promote functional recovery. This study evaluated the rehabilitative efficacy of treadmill-based high-intensity interval training (HIIT) in a photothrombotic (PT) cortical stroke model. Following focal ischemia in the sensorimotor cortex, rats underwent either HIIT intervention or remained sedentary for eight weeks. HIIT significantly reduced total modified neurological severity scores (mNSS) and improved motor and balance functions, along with increased contralateral forelimb use. These results suggest that HIIT may facilitate activity-dependent neuroplasticity through cortical reorganization and synaptic remodeling. Collectively, treadmill-based HIIT represents an effective and time-efficient rehabilitation strategy with translational potential that promotes functional recovery following cortical ischemia.

Keyword : Ischemic Stroke, High-Intensity Interval Training (HIIT), Motor cortex, Photothrombotic model, Motor recovery

국문 초록 (Abstract)

허혈성 뇌졸중은 전체 뇌졸중의 약 80–85%를 차지하며, 혈전 또는 색전에 의한 뇌혈관 폐색으로 인해 흥분독성과 신경세포 손실을 유발한다. 이로 인한 시냅스 구조의 붕괴와 신경회로의 기능적 손상은 지속적인 운동 기능 장애를 초래하여 환자의 삶의 질을 저하시킨다. 현재 임상에서 사용되는 재관류 치료는 급성기 혈류 회복에는 효과적이나, 손상된 신경세포를 근본적으로 회복시키는 데에는 한계가 있다. 따라서 신경가소성을 촉진하여 기능 회복을 유도할 수 있는 효과적인 재활 중재 전략의 개발이 요구된다.
 
본 연구의 목적은 광혈전증(photothrombosis, PT)을 이용하여 유도한 대뇌피질 허혈성 뇌졸중 설치류 모델에서 트레드밀 기반 고강도 인터벌 트레이닝(high-intensity interval training, HIIT)의 재활 효과를 평가하는 데 있다. 감각운동피질에 국소 허혈 손상을 유도한 후, 실험동물은 8주간 HIIT 재활군 또는 비운동 대조군으로 구분하여 실험을 수행하였다. 행동학적 평가 결과, HIIT 재활군은 비운동 대조군에 비해 신경학적 중증도 점수(modified neurological severity score, mNSS)가 유의하게 감소하였으며, 운동 기능 및 균형 능력과 반대측 전지 사용 빈도가 유의하게 향상되었다.

이러한 결과는 HIIT가 허혈성 손상 이후 대뇌피질의 기능적 재조직화와 시냅스 재형성을 촉진함으로써 활동의존적 신경가소성을 강화하고, 결과적으로 운동 기능 회복을 유도할 수 있음을 시사한다. 종합적으로, 트레드밀 기반 고강도 인터벌 트레이닝은 대뇌피질 허혈성 뇌졸중 이후 기능 회복을 촉진하는 효과적이며 시간 효율적인 신경재활 중재 전략으로서 학문적 및 임상적 활용 가능성을 지닌다.

핵심어 : 허혈성 뇌졸중, 고강도 인터벌 트레이닝, 대뇌피질, 광혈전증 모델, 운동 기능 회복

목차 (Table of Contents)

• Abstact i
• Table of Contents ii
• List of Tables iv
• List of Figures v
• Chapter 1. Introduction
• 1.1. Research Background 1
• Chapter 2. Experimental Procedures and Behavioral Outcomes Following HIIT Rehabilitation
• 2.1. Material and Methods
• 2.1.1. Animals 6
• 2.1.2. Photothrombosis-Induced Stroke Model 6
• 2.1.3. mNSS Tests 7
• 2.1.4. Rotarod Test 8
• 2.1.5. Cylinder Test 8
• 2.1.6. Treadmill Exercise Intervention 9
• 2.1.7. Statistical Analysis 10
• 2.2. Results
• 2.2.1. Establishment of the PT stroke model 14
• 2.2.2. HIIT rehabilitation accelerates neurological and motor recovery after photothrombotic stroke 15
• 2.2.3. HIIT rehabilitation differentially enhances motor coordination and forelimb use 16
• 2.3. Discussion
• Reference 34
• 국문초록 42