两种睡眠剥夺模型对小鼠情绪和学习记忆的影响
刘 陶， 郁 婧， 钱召强， 王浩权， 张金铭， 韩 静*
【摘 要】选择常用的多平台水环境法和睡眠剥夺箱两种方法进行睡眠剥夺，观测动物行为表现，探究不同睡眠剥夺对小鼠情绪和学习记忆的影响。结果显示，12、24 h短期睡眠剥夺，两种剥夺方法均不会对小鼠的情绪和学习记忆产生影响。48 h的睡眠剥夺、睡眠剥夺箱并没有造成小鼠焦虑样情绪和空间记忆能力受损，但多平台水环境法会使小鼠出现焦虑样情绪，空间记忆未受影响。用睡眠剥夺箱进行长时间睡眠剥夺，小鼠均产生焦虑样情绪；剥夺时间达到3周，学习过程减慢，空间记忆能力受损。睡眠剥夺箱在长期睡眠剥夺研究中可成功建立模型，能够模拟人类长期睡眠不足状态。 【期刊名称】陕西师范大学学报（自然科学版） 【年(卷),期】2024(046)005 【总页数】6
【关键词】睡眠剥夺；焦虑行为；学习记忆
引用格式：刘陶，郁婧，钱召强，等. 两种睡眠剥夺模型对小鼠情绪和学习记忆的影响[J].陕西师范大学学报(自然科学版)，2024，46(5)：77-82.[LIU T,YU J,QIAN Z Q, et al.Effect of two sleep deprivation methods on mood, learning and memory of mice[J].Journal of Shaanxi Normal University(Natural Science Edition), 2024, 46(5): 77-82.]
基金项目：国家自然科学基金(81771227);教育部科学技术研究项目(113056A) 睡眠在维持人类正常的生理功能中起到重要的作用。然而，随着现代社会经济迅速发展，人们生活节奏加快，工作压力增大，越来越多的人昼夜节律紊乱、
甚至失眠，处于一种潜在的睡眠剥夺(sleep deprivation，SD)状态[1]。据报道，为了研究睡眠不足影响情绪和认知功能的相关机制，减少睡眠障碍的影响，研究工作者建立了多种睡眠剥夺模型，常用的有慢速转轮法[2]、多平台水环境法[3-4]、轻微触碰法[5]、跑步机[6-7]等，但这些模型方法对动物都会有较强的生理及心理应激，有的还需要实验人员看守和操作，增加了实验的不稳定因素，实验检测结果并不一致。近些年出现一种新型的睡眠剥夺设备，采用近似无声的电机带动金属杆在鼠笼底部来回拨动以阻止动物睡眠，该设备与鼠笼环境相似，对动物的应激性相对较小。为了进一步验证睡眠剥夺箱的剥夺效应，选择更贴近人类睡眠不足的睡眠剥夺方式，本研究通过常用的多平台水环境法(multiple platform method,MPM)和睡眠剥夺箱(sleep fragment chamber，SFC)进行实验研究，对睡眠剥夺后的小鼠情绪和认知功能进行检测，旨在为相关的睡眠研究工作提供依据。
1 材料与方法
1.1 实验动物
C57 BL/6雄性小鼠，8～10周龄，体重20～22 g，均由陕西师范大学动物中心提供。采用12 h/12 h明暗周期(AM 8:00—PM 8:00为亮灯周期)，温度(23±1)℃。小鼠4只/笼饲养，均可自由活动、进食和饮水。遵守陕西师范大学动物伦理委员会的要求。 1.2 实验仪器和分析软件
睡眠剥夺箱购自美国Lafayette Instrument公司(型号为80391)，该设备是一个类似鼠笼的透明装置。小鼠在剥夺箱内可以自由活动、进食和饮水，靠近鼠笼底部装有一个长方形的金属杆，金属杆间隔移动周期从15 s到30 min可调。
当拨杆从鼠笼的一端匀速移动到另一端时，小鼠需要跨过金属杆才可以继续活动。如果小鼠睡着，金属杆拨动就会对小鼠产生触觉刺激，唤醒小鼠，阻止睡眠。
多平台水环境剥夺箱(29.5 cm×21.5 cm× 15.5 cm)为实验室自制。睡眠剥夺组采用6个小平台，直径为3.5 cm。环境对照组剥夺箱内放置大平台，直径为13 cm。
旷场、高架十字迷宫和Morris水迷宫均由上海欣软科技有限公司提供。用Noulds EthoVision软件进行行为学实验数据记录和分析。
本研究选用短期睡眠剥夺和长期睡眠剥夺方式。实验小鼠分为环境对照组(TC)和睡眠剥夺组(SD)，每组8只小鼠。多平台水环境法和睡眠剥夺箱分别采用12、24、48 h的睡眠剥夺时长，其中睡眠剥夺箱金属杆的拨动间隔时间为30 s。根据小鼠的生活规律和鼠房的亮灯周期确定睡眠剥夺周期：12 h SD(第1天22:30—第2天10:30)； 24 h SD(第1天8:00—第2天8:00)；48h SD(第1天8:00—第3天8:00)。
由于多平台水环境剥夺法会导致小鼠频繁落水，对体力消耗极大，不适用于长期睡眠剥夺。本次研究长期睡眠剥夺仅使用了睡眠剥夺箱模型。剥夺周期为1周、2周和3周，金属杆的拨动间隔时间仍为30 s，剥夺90 min休息15 min,。
1.3 行为学检测方法
1.3.1 旷场 旷场(open field,OF)是用于对实验动物自主活动能力和焦虑水平的测试[8]。每次测试把小鼠面向同一方向放入旷场箱的中心区域，自由活动6 min，前1 min小鼠适应旷场环境，记录适应环境后5 min的总活动距离
两种睡眠剥夺模型对小鼠情绪和学习记忆的影响
