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您(nín)的(dí)位置:首頁(yè) > 技術(shù)文章(zhāng) > 大(dà)鼠睡眠剝奪方法(fǎ)的研究進展雖(suī)然早已(yǐ)知(zhī)道(dào),睡眠在(zài)人類及(jí)哺(bǔ)乳動(dòng)物(wù)的生命(mìng)活動(dòng)中(zhōng)具有十(shí)分重(zhòng)要的(dí)生(shēng)理意(yì)義,但迄今為止(zhǐ),睡眠(mián)發生(shēng)的確切機製卻(què)尚未(wèi)*闡明。根(gēn)據睡眠(mián)時(shí)的腦電(diàn)圖,肌(jī)電(diàn)圖及(jí)眼球(qiú)運動(dòng)表現,可將(jiāng)睡(shuì)眠分(fēn)為非快速(sù)眼(yǎn)球運動睡(shuì)眠( nonrapid eye movements,NREM)和(hé)快(kuài)速眼球(qiú)運(yùn)動睡眠( rapid eye movement,REM)或(huò)快波睡(shuì)眠(mián)。睡眠剝(bāo)奪( sleep deprivation)是研究睡眠的(dí)功能與發生機製(zhì)的(dí)重要(yào)方法,睡(shuì)眠(mián)剝奪模型(xíng)的選(xuǎn)擇(zé),將直(zhí)接影響(xiǎng)睡眠(mián)剝奪(duó)實驗的可靠性及(jí)準確性,對(duì)睡(shuì)眠(mián)剝(bāo)奪實(shí)驗(yàn)結果具有重(zhòng)要(yào)的(dí)影響。現將幾種(zhǒng)常用的大(dà)鼠(shǔ)睡(shuì)眠剝奪模型的(dí)方(fāng)法,評(píng)價及進(jìn)展(zhǎn)情(qíng)況(kuàng)綜(zōng)述(shù)如(rú)下。
1 平(píng)台(tái)睡眠剝奪技術(shù)( platform technique)
此類(lèi)方法又稱為(wéi)花瓶技術(shù)( flower pot technique),主要是(shì)利(lì)用(yòng)大鼠畏水及(jí)在水中(zhōng)無法進入睡眠(mián)的生(shēng)活習性(xìng),通過在(zài)盛(shèng)水的(dí)水(shuǐ)槽中(zhōng)放置(zhì)平台,讓大鼠站(zhàn)立(lì)在平台上,因平台(tái)直(zhí)徑足夠小(xiǎo)(直(zhí)徑(jìng)6.5cm或(huò)更小(xiǎo)),當大鼠進入REM時,因(yīn)全身肌張力降低引起節律(lǜ)性低頭,觸(chù)水,以此來達到剝(bāo)奪REM的目(mù)的。此(cǐ)類方法(fǎ)簡單易行,無(wú)需(xū)復雜昂貴(guì)的設備(bèi),在不同(tóng)條(tiáo)件的(dí)實(shí)驗室(shì)均能(néng)開展,因而應用(yòng)廣(guǎng)泛(fàn)。其主要用來剝奪(duó)大鼠的REM,可(kě)分(fēn)為(wéi)以(yǐ)下三(sān)種方法:
1.1 單平(píng)台(tái)睡(shuì)眠(mián)剝奪法(fǎ)( single platform method,SP)
此方法早於1964年由 Jouvet等應用(yòng)在貓(māo)的睡(shuì)眠剝奪(duó)實驗中,不(bù)久以(yǐ)後(hòu), Cohen將此(cǐ)方法應(yīng)用(yòng)於大鼠的睡眠剝(bāo)奪實驗。方(fāng)法(fǎ)為(wéi)將(jiāng)一圓柱(zhù)形(xíng)小平(píng)台(直(zhí)徑約65mm),放(fàng)置(zhì)在長(cháng)400mmx寬340mmx高(gāo)160mm的(dí)水(shuǐ)槽(cáo)中(zhōng),往水(shuǐ)槽中(zhōng)加水,至平台(tái)露出水麵(miàn)約10mm,將(jiāng)1隻大鼠(shǔ)置(zhì)於小平台上,大鼠可(kě)在平(píng)台上站立(lì),可(kě)入(rù)NREM。當(dāng)大(dà)鼠進(jìn)入(rù)REM時(shí),全身骨(gǔ)骼肌張力(lì)明(míng)顯(xiǎn)降低,頸(jǐng)部(bù)肌(jī)張力(lì)降(jiàng)低引起節律(lǜ)性低(dī)頭(tóu),觸(chù)水,從而無法進人REM。采(cǎi)用SP實(shí)驗可(kě)引起動物(wù)的體重及胸腺(xiàn)重量(liáng)減(jiǎn)輕,腎上腺重量(liáng)增(zēng)加(jiā),血(xiě)漿中腎上腺皮質酮(CORT)增(zēng)加,動物攻擊(jī)行(háng)為增(zēng)加(jiā),機體(tǐ)免(miǎn)疫反應(yīng)抑(yì)製(zhì)等。因SP是單(dān)隻(zhī)大(dà)鼠進行(háng)實驗,且在實(shí)驗中大鼠的(dí)活動空(kōng)間(jiān)受(shòu)限,故有學者認為以上(shàng)的(dí)臨床與(yǔ)實(shí)驗(yàn)室(shì)表現可能與大(dà)鼠的群(qún)體(tǐ)隔(gé)離或活(huó)動空(kōng)間受(shòu)限(xiàn)有(yǒu)關。進一步研(yán)究發(fā)現,在(zài)實(shí)驗前群(qún)體飼養的(dí)動物(wù),當與群(qún)體(tǐ)隔離後也(yě)會出(chū)現攻擊行(háng)為增(zēng)加,血漿(jiāng)中(zhōng)CORT增加,免(miǎn)疫(yì)功(gōng)能(néng)抑(yì)製(zhì)等表(biǎo)現,大(dà)鼠活動(dòng)空(kōng)間受限(xiàn)也可(kě)引起血(xiě)漿中CORT的水平(píng)的(dí)增(zēng)加。這些(xiē)結果(guǒ)與單平台(tái)睡(shuì)眠剝(bāo)奪實驗中見到的(dí)類似。為(wéi)克服(fú)SP中(zhōng)大(dà)鼠與群體分離及活動空(kōng)間受限的(dí)缺點,在SP基(jī)礎上進一步(bù)發(fā)展為(wéi)多(duō)平台(tái)睡眠(mián)剝奪(duó)法。
1.2多平台(tái)睡眠(mián)奪(duó)法(fǎ)( multiple platform method,MP)
MP法由(yóu) Van Hulzen等於(yú)1981年早應(yīng)用在(zài)大(dà)鼠睡(shuì)眠剝(bāo)奪(duó)實驗中。在MP中,為擴(kuò)展大鼠的(dí)活動(dòng)空間(jiān),將(jiāng)小平台(tái)由SP中(zhōng)的1個(gè)增(zēng)加(jiā)至(zhì)7個(gè),仍將(jiāng)1隻大鼠(shǔ)放(fàng)在(zài)小平台(tái)間進行睡(shuì)眠剝奪(duó)試驗。因(yīn)大(dà)鼠可(kě)以在7個小平(píng)台間自由活動,故活動範圍較SP中有(yǒu)明顯增大(dà)。經實驗比(bǐ)較(jiào),在MP中,反映應激增強(qiáng)的(dí)一些(xiē)指標,如腎(shèn)上(shàng)腺重量增加和(hé)胸腺重量減少仍然存在,甚(shèn)至在大鼠血(xiě)液中 ACTH,CORT的增加(jiā)及(jí)腎(shèn)上腺重量的增(zēng)加較(jiào)SP的更高,提示MP較SP有更強(qiáng)的(dí)應激性。考(kǎo)慮(lǜ)到大鼠(shǔ)為群居(jū)動物,單(dān)隻(zhī)大鼠實(shí)驗易(yì)導致(zhì)與(yǔ)所在(zài)群體的隔離(lí)。為克服(fú)群體隔離(lí)所帶來(lái)的應激(jī)反(fǎn)應(yīng),有學(xué)者將MP法進(jìn)一(yī)步改(gǎi)良,發(fā)展為(wéi)改良多平台睡眠剝奪法(fǎ)。
1.3 改良多平台睡眠剝奪法( modified multiple platform method, MMPM)
在MMPM中,將(jiāng)10隻大鼠(shǔ)(具體數目可(kě)根據(jù)實際需要(yào)確(què)定)同(tóng)時(shí)放在裝(zhuāng)有(yǒu)14或(huò)15個小平台(tái)的(dí)水(shuǐ)槽(cáo)中(長127cmx寬44cmx高(gāo)45cm)進(jìn)行(háng)實(shí)驗,這樣(yàng)既(jì)避免了SP,MP中(zhōng)單隻(zhī)大鼠(shǔ)與群體隔(gé)離(lí)的(dí)缺(quē)點,又(yòu)保留(liú)了MP中(zhōng)活動範圍增大的特(tè)點(diǎn)。因在(zài)實(shí)驗時(shí)大鼠多(duō)是(shì)3隻(zhī)或4隻一(yī)籠進行飼養,如(rú)1組(zǔ)實驗(yàn)需10隻大鼠(shǔ),則(zé)需要(yào)3籠(lóng)或4絕大鼠。考慮(lǜ)到來自(zì)不同籠(lóng)中(zhōng)飼養2周,實(shí)驗時再將這些(xiē)大鼠放在一起(qǐ)同(tóng)時(shí)進行(háng)睡眠(mián)剝(bāo)奪實驗,這樣(yàng)以克服(fú)實(shí)驗時大(dà)鼠(shǔ)群體(tǐ)不穩定(dìng)的(dí)缺(quē)點,從而將(jiāng)實驗時(shí)的(dí)不確定(dìng)因(yīn)素減至(zhì)低(dī)。實驗(yàn)研(yán)究(jiū)發現(xiàn),在(zài)MMPM中,經(jīng)采取(qǔ)措(cuò)施保(bǎo)持大(dà)鼠群體穩定性(xìng)及避免大(dà)鼠(shǔ)與(yǔ)群體分離(lí)後,大鼠腎(shèn)上(shàng)腺(xiàn)重量,體重(zhòng)減(jiǎn)輕量(liáng),血清(qīng)中促腎(shèn)上腺皮質(zhì)激素(ACTH)和腎(shèn)上(shàng)腺(xiàn)皮質(zhì)酮(CORT)的含量均較(jiào)MP中(zhōng)為低,提示MMPM較(jiào)MP具有更(gēng)低(dī)的應激(jī)性,是較為理(lǐ)想(xiǎng)的REM剝奪方(fāng)法。
2 強(qiáng)迫運(yùn)動睡(shuì)眼剝奪法( forced locomotion technique)
此類(lèi)睡(shuì)眠剝(bāo)奪方法形(xíng)式(shì)多樣,在(zài)腦電(diàn)監護情況(kuàng)下(xià)可(kě)行(háng)全部的(dí)睡(shuì)眠剝奪( total sleep deprivation,TSD)和選(xuǎn)擇(zé)性(xìng)的睡(shuì)眠剝奪(duó)( selective sleep deprivation,SSD)其共同(tóng)特點是(shì)通過(guò)動力裝置,迫使(shǐ)大(dà)鼠不(bù)停地運(yùn)動,從(cóng)而(ér)達(dá)到睡眠(mián)剝奪的目(mù)的。此類(lèi)方法的優點是睡眠(mián)剝奪效果(guǒ)明顯(xiǎn),睡眠剝(bāo)奪的(dí)時間及(jí)強(qiáng)度易(yì)於掌,重(zhòng)復性(xìng)好(hǎo),無須(xū)實驗人員隨時觀(guān)察實(shí)驗(yàn)情況(kuàng),減(jiǎn)輕了實(shí)驗(yàn)人(rén)員工(gōng)作強(qiáng)度。缺(quē)點是長時(shí)間(jiān)運動(dòng)引起機(jī)體的一(yī)係(xì)列應激反應,可能幹(gān)擾睡眠(mián)剝(bāo)奪的(dí)實驗(yàn)結(jié)果。現選取其(qí)中兩(liǎng)種有代(dài)表(biǎo)意(yì)義(yì)的方法介(jiè)紹如下(xià)。
2.1水平轉(zhuǎn)盤(pán)睡(shuì)眠剝奪(duó)法( large round horizontal platform method)
此方(fāng)法應用(yòng)廣泛(fàn),又稱為disk-over- water method,由(yóu) Rechtschaffen等於1983年早應用在睡(shuì)眠剝奪實驗(yàn)中(zhōng)。實(shí)驗(yàn)裝置(zhì)由(yóu)一個電腦(nǎo)控製台,一(yī)個(gè)水平轉(zhuǎn)盤及兩(liǎng)個(gè)開放的長(cháng)方形有機玻(bō)璃(lí)缸組成。轉(zhuǎn)盤(pán)直徑為(wéi)46cm,在(zài)電腦(nǎo)控製(zhì)下(xià)可(kě)以按順(shùn)時針,逆(nì)時針方向(xiàng)隨(suí)機水平(píng)轉(zhuǎn)動。兩隻有(yǒu)機玻(bō)璃(lí)缸的(dí)尺(chǐ)寸均為長60cmx寬20.5cmx高(gāo)60cm,在距離(lí)缸底5cm處的缸側壁(bì)開(kāi)有一(yī)條(tiáo)縫(féng)隙(xì),使轉(zhuǎn)盤的(dí)一半(bàn)能分(fēn)別從縫隙伸入兩隻玻(bō)璃缸(gāng)中,並(bìng)能隨意(yì)轉(zhuǎn)動。缸(gāng)底(dǐ)留(liú)置水(shuǐ)約2cm深,轉(zhuǎn)盤離(lí)水(shuǐ)麵(miàn)約3cm。實驗(yàn)前(qián)1周將(jiāng)睡眠剝奪(duó)大(dà)鼠頭頸(jǐng)部植(zhí)入微(wēi)電(diàn)極,並將微電(diàn)極與電腦控(kòng)製台相連。將(jiāng)大(dà)鼠(shǔ)放在(zài)轉盤(pán)上適應環境1周,每天約1h,讓(ràng)大鼠(shǔ)習慣在轉盤(pán)上活動,進水(shuǐ),進食等。實驗時將(jiāng)實驗組的大(dà)鼠(shǔ)及(jí)對照(zhào)組(zǔ)的大鼠分別置於(yú)兩隻缸(gāng)中(zhōng)的(dí)轉(zhuǎn)盤(pán)上(shàng),當(dāng)電腦(nǎo)通過微(wēi)電(diàn)極(jí)監測(cè)到實驗組大鼠(shǔ)進入慢(màn)波或快波睡(shuì)眠的(dí)腦(nǎo)電(diàn)信(xìn)號後(hòu),立(lì)即(jí)發出(chū)指令使(shǐ)轉(zhuǎn)盤(pán)轉動(dòng)6s(6s內轉動1/3圈),當(dāng)大鼠(shǔ)被轉(zhuǎn)到(dào)玻璃(lí)缸(gāng)壁時,因被玻(bō)璃(lí)缸(gāng)壁(bì)擋住(zhù)而(ér)可(kě)能(néng)掉入(rù)水中。每次(cì)在實驗組睡(shuì)眠剝奪大鼠進人(rén)睡眠時轉盤即(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)6s,方(fāng)向隨機,轉(zhuǎn)盤轉動時(shí)兩(liǎng)隻大鼠均被(bèi)動(dòng)地隨著轉(zhuǎn)盤移動。此(cǐ)方(fāng)法(fǎ)一(yī)次隻剝(bāo)奪一(yī)隻(zhī)大(dà)鼠睡眠,當實驗(yàn)組的(dí)睡眠剝奪(duó)大(dà)鼠在運動,進食(shí)時(shí),轉盤並不轉(zhuǎn)動,而此時對照組(zǔ)的(dí)大(dà)鼠(shǔ)則(zé)可(kě)以趁機(jī)睡覺(jué),以彌補被(bèi)剝(bāo)奪的睡眠(mián)。此方法中睡(shuì)眠(mián)剝(bāo)奪組大鼠(shǔ)與(yǔ)對照組(zǔ)大鼠條件(jiàn)極其相似(sì),因而可減(jiǎn)少因實(shí)驗條(tiáo)件不同而(ér)所(suǒ)致(zhì)的(dí)應激反(fǎn)應,可(kě)進(jìn)行(háng)TSD和SSD實驗。
2.2 旋(xuán)轉圓筒睡眠(mián)剝奪(duó)法( rotating drum method)
此方法(fǎ)於(yú)1979年由(yóu) Alexander等早應用於睡(shuì)眠剝奪實(shí)驗中(zhōng)。設備主(zhǔ)要(yào)由一柱(zhù)形(xíng)圓(yuán)筒及(jí)一(yī)小型(xíng)慢(màn)速馬達(dá)構成(chéng)。圓(yuán)筒(tǒng)直(zhí)徑(jìng)30cm,高30cm,圓(yuán)筒底(dǐ)由PVC(聚(jù)氯乙(yǐ)烯)構(gòu)成,側壁(bì)由直(zhí)徑為10.4mm的(dí)PVC杆(gān)圍成,杆長(cháng)度(dù)30cm,杆(gān)之間(jiān)間隔15.5mm,圓(yuán)筒(tǒng)與(yǔ)小型(xíng)馬(mǎ)達(dá)相(xiāng)連,馬達(dá)轉(zhuǎn)速為每45s轉1圈(也有(yǒu)學者(zhě)應用(yòng)每min轉1圈(quān))。至少在實驗(yàn)前2d,每(měi)天將(jiāng)大鼠(shǔ)放(fàng)入(rù)圓筒中(zhōng)適應環境1次,適應時間不少於(yú)3h。實驗時(shí)將(jiāng)馬達(dá)按(àn)45s1圈進行匀(yún)速(sù)轉(zhuǎn)動,通(tōng)過(guò)圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動大鼠(shǔ)不停運(yùn)動(dòng)而(ér)達(dá)到睡眠剝(bāo)奪(duó)的(dí)目(mù)的。此(cǐ)類(lèi)方法(fǎ)簡單(dān)易(yì)行(háng),睡眠剝奪(duó)效果(guǒ)明顯,缺(quē)點是(shì)長時間(jiān)不(bù)停運動(dòng),可引起機體(tǐ)的(dí)運動(dòng)後應(yīng)激(jī)反應(yīng)及(jí)身體疲(pí)勞,可能(néng)幹擾睡眠(mián)剝奪實驗結果。此(cǐ)類方法發展(zhǎn)出(chū)多(duō)種變化Marcos等(děng)在進行新(xīn)生(shēng)大(dà)鼠(shǔ)睡眠剝奪時將簡(jiǎn)旋(xuán)轉(zhuǎn)速調節至(zhì)2-3 r/min,後期逐(zhú)漸增(zēng)加至6-7 r/min, Shen等將(jiāng)圓筒在30s內旋轉180°,每(měi)5min旋(xuán)轉(zhuǎn)一(yī)次以達到(dào)睡眠(mián)剝(bāo)奪的目的。
3 輕柔刺激法( method of gentle handling)
此方法(fǎ)在(zài)短期(qī)的(dí)睡(shuì)眠剝(bāo)奪(duó)實(shí)驗中應用(yòng)較多。當實(shí)驗人員(yuán)通過觀(guān)察(chá)大鼠(shǔ)行為或通過(guò)腦電波監(jiān)護觀(guān)察(chá)到(dào)大(dà)鼠(shǔ)進入(rù)睡眠時(shí),通過輕輕(qīng)拍(pāi)打大(dà)鼠籠子(zǐ),或(huò)應(yīng)用聲(shēng)音(yīn),光綫(xiàn)的刺激促使大鼠保持清醒(xǐng),必要(yào)時還可(kě)用紙卷,鉛(qiān)筆(bǐ)或用手(shǒu)直(zhí)接(jiē)觸(chù)摸大(dà)鼠,使(shǐ)大(dà)鼠(shǔ)無(wú)法(fǎ)進(jìn)入睡眠(mián)。注意(yì)不(bù)能(néng)將大鼠移出(chū)籠(lóng)外(wài)。此(cǐ)方法(fǎ)簡單易行,在(zài)腦電(diàn)監護情況下(xià)可進(jìn)行TSD或(huò)SSD實驗。在(zài)無(wú)腦電(diàn)監護(hù)時(shí),需(xū)要(yào)實驗人員在旁不間(jiān)斷觀察(chá)大(dà)鼠行為(wéi),易(yì)導致實(shí)驗(yàn)人員的睡(shuì)眠剝(bāo)奪(duó),故(gù)較(jiào)適(shì)合較短時間(jiān)的睡(shuì)眠(mián)剝(bāo)奪實驗。
4 藥物(wù)睡(shuì)眠剝奪(duó)法
定(dìng)時(shí)給(gěi)大(dà)鼠(shǔ)注射藥物(wù)(多為一(yī)些(xiē)中樞(shū)興(xīng)奮(fèn)藥),也(yě)可剝奪(duó)部(bù)分(fēn)或(huò)全(quán)部(bù)睡眠,如(rú)注射咖fei因,特(tè)殊的神(shén)經毒(dú)素(DSP-4),可樂定等(děng)。此(cǐ)類方(fāng)法(fǎ)簡(jiǎn)單(dān)易(yì)行(háng),操(cāo)作(zuò)方(fāng)便,不需要(yào)特殊儀(yí)器(qì)。缺點(diǎn)是大(dà)鼠(shǔ)存(cún)在個體差(chà)異,睡眠剝奪的(dí)效果(guǒ)及程度及(jí)不易(yì)掌(zhǎng)握(wò)。多(duō)用在研究某(mǒu)些(xiē)特(tè)殊(shū)藥物藥理作用(yòng)的(dí)實(shí)驗中。
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