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（ nonrapid eye movements，NREM）和快速眼球運(yùn)動(dòng)睡眠（ rapid eye movement，REM）或快波睡眠。睡眠剝奪（ sleep deprivation）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(duì)睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有重要的影響。現(xiàn)將幾種常用的大鼠睡眠剝奪模型的方法、評(píng)價(jià)及進(jìn)展情況綜述如下。
1 平臺(tái)睡眠剝奪技術(shù)（ platform technique）
此類方法又稱為花瓶技術(shù)（ flower pot technique），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6.5cm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(jiǎn)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（ single platform method，SP）
此方法早于1964年由 Jouvet等應(yīng)用在貓的睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)中，不久以后， Cohen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65mm），放置在長(zhǎng)400mmx寬340mmx高160mm的水槽中，往水槽中加水，至平臺(tái)露出水面約10mm，將1只大鼠置于小平臺(tái)上，大鼠可在平臺(tái)上站立，可入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)人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（CORT）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)睡眠奪法（ multiple platform method，MP）
MP法由 Van Hulzen等于1981年早應(yīng)用在大鼠睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)中。在MP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MP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MP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MP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（ modified multiple platform method, MMPM)
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(zhǎng)127cmx寬44cmx高45cm）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣既避免了SP、MP中單只大鼠與群體隔離的缺點(diǎn)，又保留了MP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絕大鼠。考慮到來自不同籠中飼養(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（ACTH）和腎上腺皮質(zhì)酮（CORT）的含量均較MP中為低，提示MMPM較MP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)睡眼剝奪法（ forced locomotion technique）
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（ total sleep deprivation，TSD）和選擇性的睡眠剝奪（ selective sleep deprivation，SSD）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、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(zhǎng)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（ large round horizontal platform method)
此方法應(yīng)用廣泛，又稱為disk-over- water method、由 Rechtschaffen等于1983年早應(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(zhǎng)方形有機(jī)玻璃缸組成。轉(zhuǎn)盤直徑為46cm，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(zhǎng)60cmx寬20.5cmx高60cm，在距離缸底5cm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2cm深，轉(zhuǎn)盤離水面約3cm。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1h，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(duì)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(cè)到實(shí)驗(yàn)組大鼠進(jìn)入慢波或快波睡眠的腦電信號(hào)后，立即發(fā)出指令使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)6s（6s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)人睡眠時(shí)轉(zhuǎn)盤即轉(zhuǎn)動(dòng)6s，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運(yùn)動(dòng)，進(jìn)食時(shí)，轉(zhuǎn)盤并不轉(zhuǎn)動(dòng)，而此時(shí)對(duì)照組的大鼠則可以趁機(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(duì)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)，可進(jìn)行TSD和SSD實(shí)驗(yàn)。
2.2 旋轉(zhuǎn)圓筒睡眠剝奪法（ rotating drum method）
此方法于1979年由 Alexander等早應(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30cm，高30cm，圓筒底由PVC（聚氯乙烯）構(gòu)成，側(cè)壁由直徑為10.4mm的PVC桿圍成，桿長(zhǎng)度30cm，桿之間間隔15.5mm，圓筒與小型馬達(dá)相連，馬達(dá)轉(zhuǎn)速為每45s轉(zhuǎn)1圈（也有學(xué)者應(yīng)用每min轉(zhuǎn)1圈）。至少在實(shí)驗(yàn)前2d，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3h。實(shí)驗(yàn)時(shí)將馬達(dá)按45s1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(jiǎn)單易行，睡眠剝奪效果明顯，缺點(diǎn)是長(zhǎng)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Marcos等在進(jìn)行新生大鼠睡眠剝奪時(shí)將簡(jiǎn)旋轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至2-3 r/min，后期逐漸增加至6-7 r/min， Shen等將圓筒在30s內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°，每5min旋轉(zhuǎn)一次以達(dá)到睡眠剝奪的目的。
3 輕柔刺激法（ method of gentle handling）
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(jiǎn)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，易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)人員的睡眠剝奪，故較適合較短時(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（多為一些中樞興奮藥），也可剝奪部分或全部睡眠，如注射咖fei因、特殊的神經(jīng)毒素（DSP-4）、可樂定等。此類方法簡(jiǎn)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。
文獻(xiàn)來自<<中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志 >>.
