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睡眠剥夺仪| 睡眠剥夺实验对小鼠的学习记忆能力有缺失?

2022-06-11 09:35 作者:脑声常谈  | 我要投稿

先来说结论,12、24h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。48h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。

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、多平台水环境法、轻微触碰法、 跑步机等,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。

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实验仪器和分析软件

该设备是一个类似圆形鼠笼的透明装置。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15s到30min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 (29.5cm×21.5cm×15.5cm)为实验室自制。睡眠剥夺组采用6个小平台,直径为3。5cm。环境对照组剥夺箱内放置大平台,直径为13cm。

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。建议用VisuTrack动物行为分析软件进行行为学实验数据记录和分析。

睡眠剥夺测试方法

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、48h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30s。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:12h SD(第1天22:30—第2天10:30);24h 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30s,剥夺90min休息15min。

行为学检测方法

  • 旷场(open field ,OFT)

旷场是用于对实验动物自主活动能力和焦虑水平的测试。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6min,前1min小鼠适应旷场环境,记录适应环境后5min的总活动距离(total distance)和进入中心区域的时间(time in center zone)。

旷场实验箱,型号:XR-XZ301
  • 高架十字迷宫(elevated plus maze,EPM)

高架十字迷宫离地面60cm,由两个开臂和两个闭臂组成,臂长均为30cm。测试时小鼠面向开臂放入中心区域,自由活动5min,记录在5min内小鼠进入开臂的时间百分比(percent time in open arms)。

  • Morris水迷宫

采用2d的实验模式,即第1天进行定位巡航实验,第2天进行空间探索实验。水迷宫直径1m,平台直径9cm,水温保持在23 ℃。训练阶段,把小鼠面朝池壁随机从4个象限放入水中,让小鼠自由游泳60s,找到平 台 停 留20s,小鼠每次找到并爬上平台的时间即为逃逸潜伏期(escape latency)。如果在60s内未找到平台,则由实验人员引导找到平台,在平台停留20s,逃逸潜伏 期即为60s。每次训练结束后擦干小鼠,送回鼠笼休息60s进行下一次训 练,共进行12次训练。把12次训练的结果分为3组进行数据分析。

Morris水迷宫,型号:XR-XM101

实验结果

旷场、高架十字迷宫检测结果从图1可见,12、24、48h短 期 睡 眠 剥 夺,SFC 和 MPM 两 种睡眠剥夺方法均不会影响小鼠的自主活动能力,在OF活动总距离与对照组没有差异。睡眠剥夺时间增加到48h,MPM 可造成小鼠在旷场中心区域活动时间显著减少,与其对照组产生显 著性差异(P<0.01)。

文献参考

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