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如何有效的開展動物睡眠剝奪實驗呢？
閱讀：2379 發布時間：2019-2-15雖然早已知道睡眠在人類及哺乳動物的生命活動中具有十分重要的生理意義，但迄今為止睡眠發生的確切機制卻尚未*闡明。根據睡眠時的腦電圖、肌電圖及眼球運動表現可將睡眠分為非快速眼球運動睡眠和快速眼球運動睡眠或快波睡眠。 睡眠剝奪是研究睡眠的功能與發生機制的重要方法。睡眠剝奪模型的選擇將直接影響睡眠剝奪實驗的可靠性及準確性對睡眠剝奪實驗結果具有重要的影響。現將幾種常用的睡眠剝奪模型的方法評價及進展情況綜述如下。
1.平臺睡眠剝奪技術
此類方法主要是利用大鼠畏水及在水中無法進入睡眠的生活習性，通過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)當大鼠進入 REM 時，因全身肌張力降低引起節律性低頭觸水以此來達到剝奪 REM 的目的， 此類方法簡單易行無需復雜昂貴的設備，在不同條件的實驗室均能開展因而應用廣泛 其主要用來剝奪大鼠的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驗中，不久以后有人將此方法應用于大鼠的睡眠剝奪實驗，，方法為將一圓柱形小平臺 (直徑約 65 m m )放置在長 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，可進入 NREM，當大鼠進入 REM 時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法進入 REM，采用 SP 實驗可引起動物的體重及胸腺重量減輕，腎上腺重量增加，血漿中腎上腺皮質酮增加，動物攻擊行為增加，機體免疫反應抑制等。
因 SP 是單只大鼠進行實驗且在實驗中大鼠的活動空間受限，故有學者認為以上的臨床與實驗室表現可能與大鼠的群體隔離或活動空間受限有關，進一步研究發現，在實驗前群體飼養的動物當與群體隔離后也會出現攻擊行為增加，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驗中見到的類似，為克服SP 中大鼠與群體分離及活動空間受限的缺點，在 SP 基礎上進一步發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驗中，在 M P中為擴展大鼠的活動空間將小平臺由 SP 中的 1 個增加至 7 個，仍將1只大鼠放在小平臺間進行睡眠剝奪試驗，因大鼠可以在 7個小平臺間自由活動，故活動范圍較 SP 中有明顯增大。經實驗比較，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物，單只大鼠實驗易導致與所在群體的隔離。為克服群體隔離所帶來的應激反應，有學者將 M P 法進一步改良發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(具體數目可根據實際需要確定)同時放在裝有 14 或 15 個小平臺的水槽中(長 127 cm ，寬 44 cm ，高 45 cm )進行實驗，這樣既避免了 SP及M P中單只大鼠與群體隔離的缺點，又保留了 M P 中活動范圍增大的特點，因在實驗時大鼠多是 3 只或 4 只一籠進行飼養，如 1 組實驗需 10 只大鼠，則需要3籠或 4籠大鼠，考慮到來自不同籠的大鼠放在一起實驗也可能造成群體的不穩定，有學者將實驗方法進一步改良，將實驗所需的 10 只大鼠放在同一只籠中飼養 2 周，實驗時再將這些大鼠放在一起同時進行睡眠剝奪實驗，這樣以克服實驗時大鼠群體不穩定的缺點，從而將實驗時的不確定因素減至低! 實驗研究發現在MMPM中"經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激素(A CTH )和腎上腺皮質酮 (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強迫運動睡眠剝奪法
此類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。其共同特點是通過動力裝置迫使大鼠不停地運動，從而達到睡眠剝奪的目的。此類方法的優點是睡眠剝奪效果明顯，睡眠剝奪的時間及強度易于掌握，重復性好，無須實驗人員隨時觀察實驗情況，減輕了實驗人員工作強度。缺點是長時間運動引起機體的一系列應激反應可能干擾睡眠剝奪的實驗結果，現選取其中兩種有代表意義的方法介紹如下
2.1水平轉盤睡眠剝奪法
此方法應用廣泛，于 1983 年應用在睡眠剝奪實驗中，實驗裝置由一個電腦控制臺、一個水平轉盤及兩個開放的長方形有機玻璃缸組成，轉盤直徑為 46 cm，在電腦控制下可以按順時針逆時針方向隨機水平轉動! 兩只有機玻璃缸的尺寸均為長60 cm ，寬20.5 cm，高 60 cm 。在距離缸底 5 cm 處的缸側壁開有一條縫隙，使轉盤的一半能分別從縫隙伸入兩只玻璃缸中并能隨意轉動。缸底留置水約 2 cm 深，轉盤離水面約3 cm 實驗前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，將大鼠放在轉盤上適應環境1周，每天約1 h讓大鼠習慣在轉盤上活動，進水，進食等。實驗時將實驗組的大鼠及對照組的大鼠分別置于兩只缸中的轉盤上，當電腦通過微電極監測到實驗組大鼠進入慢波或快波睡眠的腦電信號后，立即發出指令使轉盤轉動 6 s(6 s內轉動 1/3 圈)，當大鼠被轉到玻璃缸壁時，因被玻璃缸壁擋住而可能掉入水中，每次在實驗組睡眠剝奪大鼠進入睡眠時轉盤即轉動 6 s，方向隨機，轉盤轉動時兩只大鼠均被動地隨著轉盤移動。此方法一次只剝奪一只大鼠睡眠，當實驗組的睡眠剝奪大鼠在活動、進水、進食時轉盤并不轉動而此時對照組的大鼠則可趁機睡覺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(也有學者應用每 m in 轉 1 圈)。至少在實驗前 2 d每天將大鼠放入圓筒中適應環境 1 次，適應時間不少于 3 h。實驗時將馬達按 45 s每1 圈進行勻速轉動，通過圓筒的轉動帶動大鼠不停運動而達到睡眠剝奪的目的。此類方法簡單易行，睡眠剝奪效果明顯。缺點是長時間不停運動可引起機體的運動后應激反應及身體疲勞，可能干擾睡眠剝奪實驗結果! 此類方法發展出多種變化，有實驗者在進行新生大鼠睡眠剝奪時將筒旋轉速調節至 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驗中應用較多，當實驗人員通過觀察大鼠行為或通過腦電波監護觀察到大鼠進入睡眠時，通過輕輕拍打大鼠籠子或應用聲音、光線的刺激促使大鼠保持清醒，必要時還可用紙卷、鉛筆或用手直接觸摸大鼠使大鼠無法進入睡眠。注意不能將大鼠移出籠外!此方法簡單易行，在腦電監護情況下可進行 TSD 或 SSD 實驗，在無腦電監護時需要實驗人員在旁不間斷觀察大鼠行為，故較適合行短時間的睡眠剝奪實驗。
4藥物睡眠剝奪法
定時給大鼠注射藥物， 此類方法簡單易行，操作方便，不需要特殊儀器。缺點是大鼠存在個體差異， 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驗中。
5. 剝奪桿睡眠剝奪法（型號：XR-XS107）
在標準實驗室籠中采用間隙性的剝奪桿掃描進行觸覺刺激來干擾自由行為的小鼠。該方法防止了人類接觸和干預對睡眠剝奪的影響，并且在整個睡眠剝奪過程期間小化身體活動。此外，該程序準確且可預測。實驗室動物從小都是在飼養籠中長大，基于實驗室飼養籠使得動物能夠保持在正常的社會環境中實施了一種相對無壓力的方法來誘導動物睡眠剝奪模型，從而避免了外界環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。
