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    如何有效的開(kāi)展動(dòng)物睡眠剝奪實(shí)驗呢?
    點(diǎn)擊次數:2188 更新時(shí)間:2019-02-15

    雖然早已知道睡眠在人類(lèi)及哺乳動(dòng)物的生命活動(dòng)中具有十分重要的生理意義,但迄今為止睡眠發(fā)生的確切機制卻尚未*闡明。根據睡眠時(shí)的腦電圖、肌電圖及眼球運動(dòng)表現可將睡眠分為非快速眼球運動(dòng)睡眠和快速眼球運動(dòng)睡眠或快波睡眠。 睡眠剝奪是研究睡眠的功能與發(fā)生機制的重要方法。睡眠剝奪模型的選擇將直接影響睡眠剝奪實(shí)驗的可靠性及準確性對睡眠剝奪實(shí)驗結果具有重要的影響?,F將幾種常用的睡眠剝奪模型的方法評價(jià)及進(jìn)展情況綜述如下。

    1.平臺睡眠剝奪技術(shù)

    此類(lèi)方法主要是利用大鼠畏水及在水中無(wú)法進(jìn)入睡眠的生活習性,通過(guò)在盛水的水槽中放置平臺,讓大鼠站立在平臺上,因平臺直徑足夠小(直徑 6.5 cm 或更小)當大鼠進(jìn)入 REM 時(shí),因全身肌張力降低引起節律性低頭觸水以此來(lái)達到剝奪 REM 的目的, 此類(lèi)方法簡(jiǎn)單易行無(wú)需復雜昂貴的設備,在不同條件的實(shí)驗室均能開(kāi)展因而應用廣泛 其主要用來(lái)剝奪大鼠的REM ,可分為以下三種方法:

    1.1單平臺睡眠剝奪法

    此方法早于 1964 年被應用在貓的睡眠剝奪實(shí)驗中,不久以后有人將此方法應用于大鼠的睡眠剝奪實(shí)驗,,方法為將一圓柱形小平臺 (直徑約 65 m m )放置在長(cháng) 400 mm寬340 m m高160 mm的水槽中,往水槽中加水至平臺露出水面約 10 mm ,將 1 只大鼠置于小平臺上,大鼠可在平臺上站立,可進(jìn)入 NREM,當大鼠進(jìn)入 REM 時(shí)全身骨骼肌張力明顯降低,頸部肌張力降低引起節律性低頭觸水從而無(wú)法進(jìn)入 REM,采用 SP 實(shí)驗可引起動(dòng)物的體重及胸腺重量減輕,腎上腺重量增加,血漿中腎上腺皮質(zhì)酮增加,動(dòng)物攻擊行為增加,機體免疫反應抑制等。

    因 SP 是單只大鼠進(jìn)行實(shí)驗且在實(shí)驗中大鼠的活動(dòng)空間受限,故有學(xué)者認為以上的臨床與實(shí)驗室表現可能與大鼠的群體隔離或活動(dòng)空間受限有關(guān),進(jìn)一步研究發(fā)現,在實(shí)驗前群體飼養的動(dòng)物當與群體隔離后也會(huì )出現攻擊行為增加,血漿中 CORT 增加,免疫功能抑制等表現。大鼠活動(dòng)空間受限也可引起血漿中 CORT 的水平的增加,這些結果與單平臺睡眠剝奪實(shí)驗中見(jiàn)到的類(lèi)似,為克服SP 中大鼠與群體分離及活動(dòng)空間受限的缺點(diǎn),在 SP 基礎上進(jìn)一步發(fā)展為多平臺睡眠剝奪法。

    1.2多平臺睡眠剝奪法

    M P法于1981年應用在大鼠睡眠剝奪實(shí)驗中,在 M P中為擴展大鼠的活動(dòng)空間將小平臺由 SP 中的 1 個(gè)增加至 7 個(gè),仍將1只大鼠放在小平臺間進(jìn)行睡眠剝奪試驗,因大鼠可以在 7個(gè)小平臺間自由活動(dòng),故活動(dòng)范圍較 SP 中有明顯增大。經(jīng)實(shí)驗比較,在M P中反映應激增強的一些指標,如腎上腺重量增加和胸腺重量減少仍然存在,甚至在大鼠血液中 ACTH %CORT 的增加及腎上腺重量的增加較SP的更高,提示 M P較SP有更強的應激性!考慮到大鼠為群居動(dòng)物,單只大鼠實(shí)驗易導致與所在群體的隔離。為克服群體隔離所帶來(lái)的應激反應,有學(xué)者將 M P 法進(jìn)一步改良發(fā)展為改良多平臺睡眠剝奪法!

    1.3改良多平臺睡眠剝奪法

    在MMPM 中將 10 只大鼠(具體數目可根據實(shí)際需要確定)同時(shí)放在裝有 14 或 15 個(gè)小平臺的水槽中(長(cháng) 127 cm ,寬 44 cm ,高 45 cm )進(jìn)行實(shí)驗,這樣既避免了 SP及M P中單只大鼠與群體隔離的缺點(diǎn),又保留了 M P 中活動(dòng)范圍增大的特點(diǎn),因在實(shí)驗時(shí)大鼠多是 3 只或 4 只一籠進(jìn)行飼養,如 1 組實(shí)驗需 10 只大鼠,則需要3籠或 4籠大鼠,考慮到來(lái)自不同籠的大鼠放在一起實(shí)驗也可能造成群體的不穩定,有學(xué)者將實(shí)驗方法進(jìn)一步改良,將實(shí)驗所需的 10 只大鼠放在同一只籠中飼養 2 周,實(shí)驗時(shí)再將這些大鼠放在一起同時(shí)進(jìn)行睡眠剝奪實(shí)驗,這樣以克服實(shí)驗時(shí)大鼠群體不穩定的缺點(diǎn),從而將實(shí)驗時(shí)的不確定因素減至低! 實(shí)驗研究發(fā)現在MMPM中"經(jīng)采取措施保持大鼠群體穩定性及避免大鼠與群體分離后" 大鼠腎上腺重量%體重減輕量%血清中促腎上腺皮質(zhì)激素(A CTH )和腎上腺皮質(zhì)酮 (CO RT) 的含量均較M P中為低,提示M M PM 較 M P 具有更低的應激性,是較為理想的REM 剝奪方法。

    2強迫運動(dòng)睡眠剝奪法

    此類(lèi)睡眠剝奪方法形式多樣,在腦電監護情況下可行全部的睡眠剝奪和選擇性的睡眠剝奪。其共同特點(diǎn)是通過(guò)動(dòng)力裝置迫使大鼠不停地運動(dòng),從而達到睡眠剝奪的目的。此類(lèi)方法的優(yōu)點(diǎn)是睡眠剝奪效果明顯,睡眠剝奪的時(shí)間及強度易于掌握,重復性好,無(wú)須實(shí)驗人員隨時(shí)觀(guān)察實(shí)驗情況,減輕了實(shí)驗人員工作強度。缺點(diǎn)是長(cháng)時(shí)間運動(dòng)引起機體的一系列應激反應可能干擾睡眠剝奪的實(shí)驗結果,現選取其中兩種有代表意義的方法介紹如下

    2.1水平轉盤(pán)睡眠剝奪法

    此方法應用廣泛,于 1983 年應用在睡眠剝奪實(shí)驗中,實(shí)驗裝置由一個(gè)電腦控制臺、一個(gè)水平轉盤(pán)及兩個(gè)開(kāi)放的長(cháng)方形有機玻璃缸組成,轉盤(pán)直徑為 46 cm,在電腦控制下可以按順時(shí)針逆時(shí)針?lè )较螂S機水平轉動(dòng)! 兩只有機玻璃缸的尺寸均為長(cháng)60 cm ,寬20.5 cm,高 60 cm 。在距離缸底 5 cm 處的缸側壁開(kāi)有一條縫隙,使轉盤(pán)的一半能分別從縫隙伸入兩只玻璃缸中并能隨意轉動(dòng)。缸底留置水約 2 cm 深,轉盤(pán)離水面約3 cm 實(shí)驗前1周將睡眠剝奪大鼠頭頸部植入微電極" 并將微電極與電腦控制臺相連,將大鼠放在轉盤(pán)上適應環(huán)境1周,每天約1 h讓大鼠習慣在轉盤(pán)上活動(dòng),進(jìn)水,進(jìn)食等。實(shí)驗時(shí)將實(shí)驗組的大鼠及對照組的大鼠分別置于兩只缸中的轉盤(pán)上,當電腦通過(guò)微電極監測到實(shí)驗組大鼠進(jìn)入慢波或快波睡眠的腦電信號后,立即發(fā)出指令使轉盤(pán)轉動(dòng) 6 s(6 s內轉動(dòng) 1/3 圈),當大鼠被轉到玻璃缸壁時(shí),因被玻璃缸壁擋住而可能掉入水中,每次在實(shí)驗組睡眠剝奪大鼠進(jìn)入睡眠時(shí)轉盤(pán)即轉動(dòng) 6 s,方向隨機,轉盤(pán)轉動(dòng)時(shí)兩只大鼠均被動(dòng)地隨著(zhù)轉盤(pán)移動(dòng)。此方法一次只剝奪一只大鼠睡眠,當實(shí)驗組的睡眠剝奪大鼠在活動(dòng)、進(jìn)水、進(jìn)食時(shí)轉盤(pán)并不轉動(dòng)而此時(shí)對照組的大鼠則可趁機睡覺(jué)以彌補被剝奪的睡眠。此方法中睡眠剝奪組大鼠與對照組大鼠條件極其相似,因而可減少因實(shí)驗條件不同而所致的應激反應。

    2.2旋轉圓筒睡眠剝奪法

    此方法于 1979 年應用于睡眠剝奪實(shí)驗中,設備主要由一柱形圓筒及一小型慢速馬達構成。圓筒直徑 30 cm,高 30 cm 。圓筒底由 PVC (聚氯乙烯)構成,側壁由直徑為 10.4 m m 的 PVC 桿圍成。桿長(cháng)度 30 cm,桿之間間隔 15.5 m m,圓筒與小型馬達相連。馬達轉速為每 45 s轉 1 圈(也有學(xué)者應用每 m in 轉 1 圈)。至少在實(shí)驗前 2 d每天將大鼠放入圓筒中適應環(huán)境 1 次,適應時(shí)間不少于 3 h。實(shí)驗時(shí)將馬達按 45 s每1 圈進(jìn)行勻速轉動(dòng),通過(guò)圓筒的轉動(dòng)帶動(dòng)大鼠不停運動(dòng)而達到睡眠剝奪的目的。此類(lèi)方法簡(jiǎn)單易行,睡眠剝奪效果明顯。缺點(diǎn)是長(cháng)時(shí)間不停運動(dòng)可引起機體的運動(dòng)后應激反應及身體疲勞,可能干擾睡眠剝奪實(shí)驗結果! 此類(lèi)方法發(fā)展出多種變化,有實(shí)驗者在進(jìn)行新生大鼠睡眠剝奪時(shí)將筒旋轉速調節至 2~3 r/m in后期逐漸增加至 6~7 r/m in。

    3輕柔刺激法

    此方法在短期的睡眠剝奪實(shí)驗中應用較多,當實(shí)驗人員通過(guò)觀(guān)察大鼠行為或通過(guò)腦電波監護觀(guān)察到大鼠進(jìn)入睡眠時(shí),通過(guò)輕輕拍打大鼠籠子或應用聲音、光線(xiàn)的刺激促使大鼠保持清醒,必要時(shí)還可用紙卷、鉛筆或用手直接觸摸大鼠使大鼠無(wú)法進(jìn)入睡眠。注意不能將大鼠移出籠外!此方法簡(jiǎn)單易行,在腦電監護情況下可進(jìn)行 TSD 或 SSD 實(shí)驗,在無(wú)腦電監護時(shí)需要實(shí)驗人員在旁不間斷觀(guān)察大鼠行為,故較適合行短時(shí)間的睡眠剝奪實(shí)驗。

    4藥物睡眠剝奪法

    定時(shí)給大鼠注射藥物, 此類(lèi)方法簡(jiǎn)單易行,操作方便,不需要特殊儀器。缺點(diǎn)是大鼠存在個(gè)體差異, 睡眠剝奪的效果及程度及不易掌握。多用在研究某些特殊藥物藥理作用的實(shí)驗中。

    5. 剝奪桿睡眠剝奪法(型號:XR-XS107)

    在標準實(shí)驗室籠中采用間隙性的剝奪桿掃描進(jìn)行觸覺(jué)刺激來(lái)干擾自由行為的小鼠。該方法防止了人類(lèi)接觸和干預對睡眠剝奪的影響,并且在整個(gè)睡眠剝奪過(guò)程期間小化身體活動(dòng)。此外,該程序準確且可預測。實(shí)驗室動(dòng)物從小都是在飼養籠中長(cháng)大,基于實(shí)驗室飼養籠使得動(dòng)物能夠保持在正常的社會(huì )環(huán)境中實(shí)施了一種相對無(wú)壓力的方法來(lái)誘導動(dòng)物睡眠剝奪模型,從而避免了外界環(huán)境及其他因素對睡眠剝奪的影響。此外,基于飼養籠式的睡眠剝奪儀易于組裝和清洗,設計更加地人性化。

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