腦聲小店基于深度科研洞察，專注為動物實驗提供"簡器械·精實驗"解決方案。我們突破高精設(shè)備局限，開發(fā)手工定制化儀器及配件，通過科研巧思將基礎(chǔ)工具轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實驗方案。產(chǎn)品涵蓋行為學(xué)裝置、操作輔助工具等，使實驗室在保持操作簡效的同時，實現(xiàn)精細(xì)化數(shù)據(jù)采集，助力科研人員以創(chuàng)造性思維發(fā)掘簡易儀器的潛在科研價值。

REM睡眠剝奪建模

單平臺睡眠剝奪方法：

單平臺睡眠剝奪方法將一個狹窄平臺（直徑6.5cm）放置在長40.0cm×寬34.0cm×高16.0cm的水槽中，往水槽中加水至平臺下1.0cm。將1只大鼠置于狹窄平臺上，當(dāng)進(jìn)入REM睡眠階段時，動物會失去肌肉張力并接觸水，從而覺醒。對照組通常是籠養(yǎng)對照動物或在完全相同的環(huán)境條件下將大鼠放置在寬平臺上（直徑14.0cm）。這種方法因為使動物受到了額外的不良刺激而廣受爭議，這些不良刺激可能會引起除實驗?zāi)康囊酝獾挠绊?。例如，長期使用這種方法會導(dǎo)致動物下丘腦?垂體?腎上腺（HPA）軸的重度激活，并且會誘發(fā)應(yīng)激反應(yīng)和體溫過度升高。

多平臺睡眠剝奪方法：

為了減少單平臺睡眠剝奪引起的應(yīng)激反應(yīng)，1981年vanHulzen和Coenen開發(fā)了多平臺睡眠剝奪方法，即將1只動物放入一個包含7個平臺的大水箱中，運(yùn)動范圍較單平臺睡眠剝奪明顯增大，從而消除單平臺技術(shù)中的運(yùn)動限制。盡管如此，仍存在許多與應(yīng)激相關(guān)的改變，例如胸腺萎縮、體重減輕、腎上腺肥大和酪氨酸羥化酶活性增強(qiáng)等。

改良多平臺睡眠剝奪方法：

為了減輕睡眠剝奪過程引起的社交隔離，多平臺睡眠剝奪法被進(jìn)一步改良發(fā)展為改良多平臺睡眠剝奪法。該方法將來自同一個飼養(yǎng)籠中的10只大鼠放入裝有14個狹窄平臺的水箱中進(jìn)行REM睡眠剝奪。其中，平臺直徑6.5cm，水箱長127.0cm×寬44.0cm×高45.0cm，水箱需將水加至平臺下1.0cm，動物可以在水箱中自由活動并獲取飲用水和食物。實驗者需維持剝奪房間正常晝夜節(jié)律和溫度，并且每天更換水箱中的水。改良多平臺睡眠剝奪法最常使用大鼠和小鼠，其中SD大鼠、Wistar大鼠、ICR小鼠和c57BL/6J小鼠使用頻率更高。小鼠常用的平臺直徑為3.0~3.5cm；平臺與平臺之間的間隔距離以動物能在平臺間自由活動，但不能倚靠兩個平臺或水箱邊緣入睡為宜，大鼠所在睡眠剝奪箱中的平臺間距一般設(shè)置為7.0~10cm，小鼠則多設(shè)置為5.0cm。值得注意的是，在這個方法中同一個水箱中的實驗對象需是來自同一個飼養(yǎng)籠中的動物。

完全睡眠剝奪建模

強(qiáng)制運(yùn)動：

早期的完全睡眠剝奪通過電動驅(qū)動皮帶不斷旋轉(zhuǎn)跑步機(jī)或跑輪，使動物不斷運(yùn)動而持續(xù)保持清醒。鑒于上述方法不能靈活地設(shè)置剝奪的模式，有團(tuán)隊開發(fā)了自動跑步機(jī)，可以周期性地使動物不斷運(yùn)動而達(dá)到睡眠剝奪的效果；他們將大鼠放置于58.0cm×40.0cm×10.0cm的跑步機(jī)上，跑步機(jī)的速度設(shè)置為10cm/s，工作周期設(shè)置為打開3s，關(guān)閉12s，以保證動物有足夠的休息時間。在此基礎(chǔ)上，有研究人員再次升級了這套裝置，他們將腦電圖和肌電圖添加到自動裝置中，當(dāng)肌電圖低于閾值時會觸發(fā)跑輪運(yùn)動，從而達(dá)到更精確的睡眠剝奪的效果。

水平轉(zhuǎn)盤睡眠剝奪法：

實驗裝置由一個電腦控制臺、一個水平轉(zhuǎn)盤及兩個開放的長方形有機(jī)玻璃缸組成。在實驗前1周在大鼠頭頸部植入微電極并提前適應(yīng)1周，正式實驗時將微電極與電腦控制臺相連，當(dāng)識別到動物進(jìn)入睡眠階段，控制器會激活轉(zhuǎn)盤以3.5rev/min的速度旋轉(zhuǎn)，直到大鼠被喚醒的時間超過6s。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動的方向是隨機(jī)的，并且動物能自由地獲取飲用水和食物。

輕柔刺激法：

輕柔刺激法在短期睡眠剝奪實驗中應(yīng)用較多，實驗者通過溫和的刺激干預(yù)動物睡眠，可有效減少90%~95%的NREM睡眠并消除REM睡眠。該方法在嚙齒動物的飼養(yǎng)籠中進(jìn)行，實驗者通過觀察或結(jié)合腦電圖、肌電圖在動物即將入睡時給予外部刺激（如：輕微的噪音、敲擊籠子、輕輕搖晃籠子、用刷子尖輕觸），使動物無法入睡；或者通過放入新物體和筑巢材料鼓勵動物自發(fā)探索，從而達(dá)到睡眠剝奪的效果。這些輕柔的處理可以明顯減少應(yīng)激反應(yīng)，也能避免過度運(yùn)動，但是這種方法非常耗費(fèi)人力。

剝奪桿睡眠剝奪法：

為了避免過度運(yùn)動對剝奪結(jié)果產(chǎn)生影響，Ramesh等和Christie等開發(fā)了剝奪桿睡眠剝奪法，他們將動物放置于帶有剝奪桿的裝置內(nèi)，該剝奪桿可以掃過籠子的底部，以迫使動物被輕推而醒來。在一些實驗中，該剝奪裝置可以按照設(shè)定好的時間表移動剝奪桿，而另一些實驗則利用實時反饋的腦電圖，僅在檢測到特定睡眠階段時移動剝奪桿，這種剝奪方法能成功有效地減少NREM睡眠并消除REM睡眠，同時最大限度地減少了動物的運(yùn)動和壓力。

- XR-XS108型睡眠剝奪儀，上海欣軟 -

調(diào)控睡眠環(huán)路誘導(dǎo)睡眠剝奪

近些年來，不少研究人員在使用光遺傳學(xué)或化學(xué)遺傳學(xué)調(diào)控睡眠-覺醒神經(jīng)環(huán)路誘導(dǎo)睡眠剝奪方面也取得了進(jìn)展，這種調(diào)控睡眠環(huán)路誘導(dǎo)睡眠剝奪的方法主要是通過靶向特定受體來增加促覺醒中心的活性或降低促睡眠中心的活性來實現(xiàn)的，例如，刺激臂旁核或下丘腦乳頭上核（促覺醒中心）中的神經(jīng)元可以延長覺醒時間，而沉默腹外側(cè)視前核或基底前腦（促睡眠中心）中的神經(jīng)元可以減少睡眠。然而，睡眠和覺醒都是由多個協(xié)同工作的大腦區(qū)域控制，因此，僅選擇性地調(diào)控一個大腦區(qū)域可能無法消除總體的睡眠。不過諸如此類的技術(shù)可以提供精確的時間和空間分辨率，根據(jù)所選目標(biāo)研究特定睡眠階段、神經(jīng)元群或大腦結(jié)構(gòu)的功能。更重要的是，應(yīng)用此類方法通常不會引起動物應(yīng)激反應(yīng)的激活，因此，這提供了一種在沒有壓力作為混雜變量的情況下研究睡眠不足影響的方法。

疼痛誘導(dǎo)的睡眠剝奪

在目前已有的嚙齒類動物病理性疼痛模型中，不少研究人員觀察到疼痛狀態(tài)下動物睡眠質(zhì)量降低，睡眠結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。如將完全弗氏佐劑注射到大鼠后爪中可減少其總睡眠時間、增加NREM睡眠潛伏期、增加NREM發(fā)生次數(shù)、降低睡眠質(zhì)量、增加總覺醒時間。在其他類型的關(guān)節(jié)炎大鼠模型中也存在清醒時間增加，總睡眠時間減少的改變。有實驗結(jié)果表明，在慢性縮窄性損傷模型中出現(xiàn)持續(xù)的睡眠障礙，但這一實驗結(jié)果在其他實驗中并不穩(wěn)定。此外，在術(shù)后疼痛模型中也觀察到了慢波睡眠總時間減少和振幅下降。傷害性疼痛、神經(jīng)病理性疼痛均能不同程度地引起睡眠障礙，不過這些疼痛模型和睡眠之間的相互作用還需要更多的研究。

電刺激睡眠剝奪法

該方法曾被認(rèn)為是最接近于人類失眠的病理模型。其原理是以電流刺激動物足底，使其無法入睡，進(jìn)而造成疼痛應(yīng)激使動物無法進(jìn)入睡眠。然而，因為個體對疼痛感存在差異，為了電極時讓所有動物全部清醒，則需要對動物施加一定強(qiáng)度的刺激，如此便會產(chǎn)生應(yīng)激。且外界電刺激會擾亂 EEG 及 EMG 信號，因此無法進(jìn)行睡眠-覺醒周期的判斷。

慢性束縛應(yīng)激睡眠剝奪法

該方法的原理是將實驗動物束縛在有限空間內(nèi)，使其產(chǎn)生應(yīng)激發(fā)應(yīng)，進(jìn)而造成應(yīng) 激性睡眠剝奪模型。該方法可以從情緒角度探究睡眠剝奪機(jī)制，并可與其他方法結(jié)合進(jìn)行復(fù)合束縛。但由于動物無法正?；顒?，除了情緒應(yīng)激外，機(jī)體也會產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)導(dǎo)致干擾因素產(chǎn)生。

慢性情緒應(yīng)激睡眠剝奪法

該方法首先需要訓(xùn)練動物在規(guī)定時間進(jìn)行飲水行為，實驗階段以無水水瓶刺激大鼠，使其產(chǎn)生負(fù)面情緒，進(jìn)而使動物睡眠時間縮短。該方法更接近純粹的心理應(yīng)激，操作簡單。但限制動物飲水會導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生應(yīng)激，影響實驗結(jié)果。

行為學(xué)檢測

用曠場反應(yīng)箱測試大鼠行為的變化，將曠場反應(yīng)箱放置在一個較封閉的屋內(nèi)。曠場反應(yīng)箱為一個底部面積為100 cm×100cm，高30 cm的方形容器，曠場正上方有一個攝像頭監(jiān)視大鼠活動，并可以將實驗數(shù)據(jù)和圖像信息輸入計算機(jī)。觀察大鼠在曠場反應(yīng)箱中5 min內(nèi)的運(yùn)動。靜止總時間 (Total Still Time，TST)表示大鼠在曠場反應(yīng)箱中5 min內(nèi)靜止的總時間，運(yùn)動總距離(Total Movemnet Distance，TMD) 表示大鼠在曠場反應(yīng)箱中5 min內(nèi)運(yùn)動的總距離。中心逗留時間(Center Stay Time，CET) 表示大鼠在曠場反應(yīng)箱中5 min內(nèi)在內(nèi)環(huán)的停留時間，角落逗留時間( Corner Stay Time，四角的停留時間。內(nèi)環(huán)是指以曠場中心點(diǎn)為圓心，以10 cm為半徑的圓。

學(xué)習(xí)記憶能力的測試：用Morris水迷宮進(jìn)行大鼠學(xué)習(xí)記憶的訓(xùn)練與測試，其主要測試大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力。水迷宮為一直徑120cm、高50cm的圓形水池，池內(nèi)水深25cm，水池按方位平均分為4個象限，設(shè)定4個入水點(diǎn)。在一個象限內(nèi)置一個直徑7cm、高23cm的白色平臺，平臺沒于水面下2cm。水溫保持在20 ℃左右。實驗過程中水池及周圍環(huán)境保持不變。實驗時，將大鼠面向池壁從4個入水點(diǎn)分別放入水池，用秒表記錄大鼠的逃避潛伏期: 即從大鼠入水到找到水下隱蔽平臺并站立于其上所需時間(s)，大鼠找到平臺后，讓其在平臺上站立10s。若入水后60s大鼠未能找到平臺，則將其輕輕從水中拖上平臺，并停留10s，然后進(jìn)行下一次實驗。將每只大鼠從4個入水點(diǎn)分別放入水池為1輪訓(xùn)練，1輪訓(xùn)練進(jìn)行4次，訓(xùn)練2輪，共訓(xùn)練8次，每次60s，2次訓(xùn)練之間間隔30s。訓(xùn)練成功的標(biāo)志是大鼠在60s內(nèi)能夠找到平臺，淘汰訓(xùn)練未成功的大鼠。記錄每只大鼠逃避潛伏期( Escape Latency，EL) 的時間。

小鼠睡眠剝奪實驗避坑指南：方法選擇、應(yīng)激控制、指標(biāo)驗證，您的經(jīng)驗是？歡迎各位同仁加入探討！

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