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雖然早已知道睡眠在人類及哺乳動(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(jī)制卻尚未*闡明。根據(jù)睡眠時(shí)的腦電圖、肌電圖及眼球運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)可將睡眠分為非快速眼球運(yùn)動(dòng)睡眠和快速眼球運(yùn)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(jī)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(yàn)的可靠性及準(zhǔn)確性對睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有重要的影響?，F(xiàn)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(tái)睡眠剝奪技術(shù)
此類方法主要是利用大鼠畏水及在水中無法進(jìn)入睡眠的生活習(xí)性，通過在盛水的水槽中放置平臺(tái)，讓大鼠站立在平臺(tái)上，因平臺(tái)直徑足夠小(直徑 6.5 cm 或更小)當(dāng)大鼠進(jìn)入 REM 時(shí)，因全身肌張力降低引起節(jié)律性低頭觸水以此來達(dá)到剝奪 REM 的目的， 此類方法簡單易行無需復(fù)雜昂貴的設(shè)備，在不同條件的實(shí)驗(yàn)室均能開展因而應(yīng)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(tái)睡眠剝奪法
此方法早于 1964 年被應(yīng)用在貓的睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)中，不久以后有人將此方法應(yīng)用于大鼠的睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)，，方法為將一圓柱形小平臺(tái) (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(tái)露出水面約 10 mm ，將 1 只大鼠置于小平臺(tái)上，大鼠可在平臺(tái)上站立，可進(jìn)入 NREM，當(dāng)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(jié)律性低頭觸水從而無法進(jìn)入 REM，采用 SP 實(shí)驗(yàn)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(jī)體免疫反應(yīng)抑制等。
因 SP 是單只大鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)且在實(shí)驗(yàn)中大鼠的活動(dòng)空間受限，故有學(xué)者認(rèn)為以上的臨床與實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn)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(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)前群體飼養(yǎng)的動(dòng)物當(dāng)與群體隔離后也會(huì)出現(xiàn)攻擊行為增加，血漿中 CORT 增加，免疫功能抑制等表現(xiàn)。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(jié)果與單平臺(tái)睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)中見到的類似，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(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展為多平臺(tái)睡眠剝奪法。
1.2多平臺(tái)睡眠剝奪法
M P法于1981年應(yīng)用在大鼠睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)中，在 M P中為擴(kuò)展大鼠的活動(dòng)空間將小平臺(tái)由 SP 中的 1 個(gè)增加至 7 個(gè)，仍將1只大鼠放在小平臺(tái)間進(jìn)行睡眠剝奪試驗(yàn)，因大鼠可以在 7個(gè)小平臺(tái)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(yàn)比較，在M P中反映應(yīng)激增強(qiáng)的一些指標(biāo)，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(qiáng)的應(yīng)激性!考慮到大鼠為群居動(dòng)物，單只大鼠實(shí)驗(yàn)易導(dǎo)致與所在群體的隔離。為克服群體隔離所帶來的應(yīng)激反應(yīng)，有學(xué)者將 M P 法進(jìn)一步改良發(fā)展為改良多平臺(tái)睡眠剝奪法!
1.3改良多平臺(tái)睡眠剝奪法
在MMPM 中將 10 只大鼠(具體數(shù)目可根據(jù)實(shí)際需要確定)同時(shí)放在裝有 14 或 15 個(gè)小平臺(tái)的水槽中(長 127 cm ，寬 44 cm ，高 45 cm )進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(yàn)時(shí)大鼠多是 3 只或 4 只一籠進(jìn)行飼養(yǎng)，如 1 組實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)也可能造成群體的不穩(wěn)定，有學(xué)者將實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步改良，將實(shí)驗(yàn)所需的 10 只大鼠放在同一只籠中飼養(yǎng) 2 周，實(shí)驗(yàn)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(yàn)，這樣以克服實(shí)驗(yàn)時(shí)大鼠群體不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，從而將實(shí)驗(yàn)時(shí)的不確定因素減至低! 實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在MMPM中"經(jīng)采取措施保持大鼠群體穩(wěn)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(yīng)激性，是較為理想的REM 剝奪方法。
2強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)睡眠剝奪法
此類睡眠剝奪方法形式多樣，在腦電監(jiān)護(hù)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)是通過動(dòng)力裝置迫使大鼠不停地運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到睡眠剝奪的目的。此類方法的優(yōu)點(diǎn)是睡眠剝奪效果明顯，睡眠剝奪的時(shí)間及強(qiáng)度易于掌握，重復(fù)性好，無須實(shí)驗(yàn)人員隨時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)情況，減輕了實(shí)驗(yàn)人員工作強(qiáng)度。缺點(diǎn)是長時(shí)間運(yùn)動(dòng)引起機(jī)體的一系列應(yīng)激反應(yīng)可能干擾睡眠剝奪的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)選取其中兩種有代表意義的方法介紹如下
2.1水平轉(zhuǎn)盤睡眠剝奪法
此方法應(yīng)用廣泛，于 1983 年應(yīng)用在睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置由一個(gè)電腦控制臺(tái)、一個(gè)水平轉(zhuǎn)盤及兩個(gè)開放的長方形有機(jī)玻璃缸組成，轉(zhuǎn)盤直徑為 46 cm，在電腦控制下可以按順時(shí)針逆時(shí)針方向隨機(jī)水平轉(zhuǎn)動(dòng)! 兩只有機(jī)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(cè)壁開有一條縫隙，使轉(zhuǎn)盤的一半能分別從縫隙伸入兩只玻璃缸中并能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)。缸底留置水約 2 cm 深，轉(zhuǎn)盤離水面約3 cm 實(shí)驗(yàn)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(tái)相連，將大鼠放在轉(zhuǎn)盤上適應(yīng)環(huán)境1周，每天約1 h讓大鼠習(xí)慣在轉(zhuǎn)盤上活動(dòng)，進(jìn)水，進(jìn)食等。實(shí)驗(yàn)時(shí)將實(shí)驗(yàn)組的大鼠及對照組的大鼠分別置于兩只缸中的轉(zhuǎn)盤上，當(dāng)電腦通過微電極監(jiān)測到實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng) 6 s(6 s內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) 1/3 圈)，當(dāng)大鼠被轉(zhuǎn)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(yàn)組睡眠剝奪大鼠進(jìn)入睡眠時(shí)轉(zhuǎn)盤即轉(zhuǎn)動(dòng) 6 s，方向隨機(jī)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩只大鼠均被動(dòng)地隨著轉(zhuǎn)盤移動(dòng)。此方法一次只剝奪一只大鼠睡眠，當(dāng)實(shí)驗(yàn)組的睡眠剝奪大鼠在活動(dòng)、進(jìn)水、進(jìn)食時(shí)轉(zhuǎn)盤并不轉(zhuǎn)動(dòng)而此時(shí)對照組的大鼠則可趁機(jī)睡覺以彌補(bǔ)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?qū)嶒?yàn)條件不同而所致的應(yīng)激反應(yīng)。
2.2旋轉(zhuǎn)圓筒睡眠剝奪法
此方法于 1979 年應(yīng)用于睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)中，設(shè)備主要由一柱形圓筒及一小型慢速馬達(dá)構(gòu)成。圓筒直徑 30 cm，高 30 cm 。圓筒底由 PVC (聚氯乙烯)構(gòu)成，側(cè)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(dá)相連。馬達(dá)轉(zhuǎn)速為每 45 s轉(zhuǎn) 1 圈(也有學(xué)者應(yīng)用每 m in 轉(zhuǎn) 1 圈)。至少在實(shí)驗(yàn)前 2 d每天將大鼠放入圓筒中適應(yīng)環(huán)境 1 次，適應(yīng)時(shí)間不少于 3 h。實(shí)驗(yàn)時(shí)將馬達(dá)按 45 s每1 圈進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大鼠不停運(yùn)動(dòng)而達(dá)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(diǎn)是長時(shí)間不停運(yùn)動(dòng)可引起機(jī)體的運(yùn)動(dòng)后應(yīng)激反應(yīng)及身體疲勞，可能干擾睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)結(jié)果! 此類方法發(fā)展出多種變化，有實(shí)驗(yàn)者在進(jìn)行新生大鼠睡眠剝奪時(shí)將筒旋轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)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(yàn)中應(yīng)用較多，當(dāng)實(shí)驗(yàn)人員通過觀察大鼠行為或通過腦電波監(jiān)護(hù)觀察到大鼠進(jìn)入睡眠時(shí)，通過輕輕拍打大鼠籠子或應(yīng)用聲音、光線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法進(jìn)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(jiān)護(hù)情況下可進(jìn)行 TSD 或 SSD 實(shí)驗(yàn)，在無腦電監(jiān)護(hù)時(shí)需要實(shí)驗(yàn)人員在旁不間斷觀察大鼠行為，故較適合行短時(shí)間的睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)。
4藥物睡眠剝奪法
定時(shí)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(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(yàn)中。
5. 剝奪桿睡眠剝奪法（型號：XR-XS107）
在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室籠中采用間隙性的剝奪桿掃描進(jìn)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(yù)對睡眠剝奪的影響，并且在整個(gè)睡眠剝奪過程期間小化身體活動(dòng)。此外，該程序準(zhǔn)確且可預(yù)測。實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物從小都是在飼養(yǎng)籠中長大，基于實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)籠使得動(dòng)物能夠保持在正常的社會(huì)環(huán)境中實(shí)施了一種相對無壓力的方法來誘導(dǎo)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(yǎng)籠式的睡眠剝奪儀易于組裝和清洗，設(shè)計(jì)更加地人性化。
