睡眠剥夺对大鼠学习和行为的影响
作者：宋国萍 苗丹民 皇甫恩 陈足怀 冯学文
单位：宋国萍(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)；苗丹民(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)；皇甫恩(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)；陈足怀(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)；冯学文(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)
关键词：睡眠剥夺；学习；行为；大鼠
第四军医大学学报000605 摘要: 目的 研究不同时间的睡眠剥夺(SD)及部分睡眠剥夺(PSD)对大鼠行为和学习的影响. 方法 采用小平台水环境法建立SD模型，以正常饲养组(CC)和大平台组(TC)作为对照，SD组有12, 24, 48, 72, 96 h及PSD，每组例数为6只，CC组为5只. 测量SD后动物学会Y型迷宫的总次数、时间、条件反射数和正确反应率，用旷场反应测量行为并观察SD前后体质量的变化. 结果 TC组学习成绩、正确反应率优于其他各组，24 h和48 h SD组学习成绩优于CC，其他各组学习成绩不如CC，随SD时间的延长，正确反应率下降. 同CC和TC相比，SD组动物行为增加，情绪敏感，以24 h和48 h最为突出. 96 h后SD组及PSD组体质量明显下降. 结论 SD使动物体质量减轻，行为兴奋性提高，但48 h后兴奋性降低，学习能力下降.
, http://www.100md.com
中图号：B845.66 文献标识码：A
文章编号：1000-2790(2000)06-0663-04
Effects of sleep deprivation on rats' behavior and learning
SONG Guo-Ping MIAO Dan-Min HUANG FU-En CHEN Zu-Huai FENG Xue-Wen
(Department of Psychology, Faculty of Aerospace Aviation Medicine, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033, China.)
Abstract: AIM To investigate effects of sleep deprivation and partial sleep deprivation on Sprague-Dawley rats' behavior and learning. METHODS Sleep deprivation (SD) was induced in male Sprague-Dawlay rats by housing them on small platforms over water. Controls were housed either in normal cages (CC) or in tanks with large platforms(TC). After sleep deprivation for different lengths of time or partial SD, both experimental and control groups were weighed, and then learned Y-maze and received open-field test. RESULTS Weight loss in SD and PSD groups occurred 96 hours later.Compared with CC and TC groups, SD groups increased in excitability and sensitivity. SD 24 h and SD 48 h groups rose more obviously. Learning scores and right reflex percentages of TC group were higher than those of other groups. Learning scores of SD 24 h and SD 48 h groups were better than those of CC group. With SD prolonged, right reflex percentage dropped. CONCLUSION S SD can not only cause rats' weight loss, but increase their behavior excitability and sensitivity as well. After a period of time, both behavior excitability and learning score may decline.
, 百拇医药
Keywords: sleep deprivation; learning; behavior; rats
0 引言
睡眠不仅具有维持个体生存的功能，还有促进生长发育、易化学习、形成记忆的功能. 睡眠剥夺(sleep deprivation，SD)可引起情绪、学习记忆、免疫功能等一系列改变[1]. 实验证明，睡眠对随后的学习非常重要，预先睡眠剥夺48 h后，学习能力下降[2]. 而且睡眠对于学习复杂事物的固化是非常必要的，对于简单事物则非必需. 在生活节奏日益加快的今天，SD发生率明显升高. 在国外是心理学家、生理学家以及特殊职业研究者和军事研究机构的研究热点，而我国在此方面的研究尚少. 有关SD的研究可以揭示睡眠的意义，从而提出相应的对抗措施，提高工作效率. 我们采用小平台水环境法对大鼠进行SD，观察SD前后体质量变化，以旷场试验、Y迷宫为主要工具，研究不同时间长度的SD及PSD对大鼠情绪和学习能力的影响，探讨睡眠与情绪及学习的关系.
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1 材料和方法
1.1 实验动物及分组 成年、雄性、健康上海产SD大鼠50只，体质量(180±5)g(本校实验动物研究中心提供). 剔除对电击不敏感的大鼠3只. 将余下47只大鼠随机分为8组，每组6只，其中SD分别为12，24，48，72和96 h组，PSD组即每天仅允许睡眠6 h，共96 h，正常单独饲养组(normal cage, CC)和大平台实验对照组(tank control,TC)，其中CC组为5只外，其余每组均6只. 1.2 动物模型的制备 采用小平台水环境法(flower pot technique)[3，4]建立大鼠SD模型. 我们按文献[3，4]，制作30 cm×30 cm×30 cm的鼠箱，其中有一直径为6.3 cm，高8.0 cm的平台，在平台周边注满水，水温保持在20℃左右，水面距平台面约1.0 cm. 鼠在平台上可自行饮食饮水. 若其睡眠，则由于肌肉张力松弛而落入水中. 在大鼠活动空间内持续40 W日光灯照射，室内温度控制在18.0～22.0℃. TC组的实验设备与此相仿，只是平台直径为18.0 cm，可使鼠有一定的活动空间. 每天更换鼠箱中的水. 实验前，让鼠熟悉适应环境1 wk.
, 百拇医药
1.3 行为实验装置 Y-迷宫[5]由本校预防医学系防原教研室提供：为三个互相连通的等分Y型辐射式迷宫. 旷场试验(open field test，OFT)箱由本教研室根据文献[6]制作：高40 cm，直径80 cm，周壁为黑色，底面由面积相等的25块方格组成的旷场.
1.4 行为实验程序
1.4.1 学习能力 Y迷宫每臂顶端设一个信号灯，以此提示“危险区”，信号灯亮后6 s，此臂即为危险区，通以36 V交流电，刺激大鼠在通电后从所在的亮臂跑到暗臂. 训练中始终有一臂为安全区，安全区以无规则的次序变换. 实验在安静的、光线较暗的环境中进行，实验时，将大鼠放入迷宫中，先使其适应5 min，然后开始实验. 如果大鼠在通电后从所在的亮臂跑到另一亮臂记为错误一次；如果在灯亮后不进入暗臂直到通电后方进入暗臂记正确一次；如果在灯亮后通电前跑到暗臂记条件反射一次. 大鼠连续15次训练正确时，即认为达标.
, 百拇医药
记录大鼠达标时所需的总训练次数为学习成绩(learning score，LS)，并同时记录了所需的时间(learning time，tL)；记录达标时条件反射形成的次数(condition reflex number, CN)；记录达标时正确反应的次数在总训练次数中的比率(percentage of right reflex, PR).
1.4.2 行为测定 将鼠置于旷场反应箱中，观察3 min的行为，以穿越底面的方格数为水平运动得分(crossing)，以后肢直立的次数为垂直活动得分(rearing)，两者总和为旷场试验得分，并观察动物修饰行为和大小便次数，每只动物仅做一次行为测定. 每次试验后，清洗旷场周壁及底面，以免上次动物余留的信息影响下次测试结果.
1.5 数据处理 取每组各只大鼠的平均值，实验数据采用SPSS软件包进行t检验、单因素方差分析和Neuman-Keuls检验.
, 百拇医药
2 结果
2.1 SD后大鼠学习的结果 实验后将各组Y-迷宫LS,tL,CN,PR得分同CC组和TC组进行比较，结果如Tab 1所示.
TC组学习成绩优于其他各组(P<0.05)，SD24 h和SD48 h 组学习成绩优于CC(P<0.05)，SD12 h同CC组相比无明显差异，SD72 h,SD96 h和PSD学习成绩不如CC(P<0.05)；正确反应的比率TC组优于其他组(P<0.05)，随SD时间的延长，正确反应的比率有下降的趋势，同CC组相比，SD72 h,SD96 h组差异显著(P<0.05).
表 1 睡眠剥夺(SD)后大鼠学习结果
, 百拇医药 Tab 1 Learning results of rats after SD(
±s) Group
n
LS
tL/s
CN
PR(%)
SD12 h
6
75.7±10.1a
353.2±26.8 a
, 百拇医药
24.1±9.0a
52.4±3.8a
SD24 h
6
54.9±8.5ab
274.6±19.6ab
19.3±6.1a
53.9±6.1a
SD48 h
6
, 百拇医药
52.8±7.2ab
266.3±24.4 ab
16.8±4.4
50.1±5.0a
SD72 h
6
96.5±6.9a
421.0±37.6ab
31.2±5.1a
43.9±3.7ab
, 百拇医药
SD96 h
6
112.1±7.1a
506.2±33.1ab
33.5±8.0a
37.2±4.2ab
PSD
6
89.3±6.3a
498.2±43.1a
, 百拇医药
27.5±4.7a
50.4±4.0a
CC
5
70.2±9.6a
342.2±62.3a
22.7±8.0a
54.2±4.3a
TC
6
45.6±4.8
, 百拇医药
225.4±18.2
14.3±4.0
73.1±3.8
SD: sleep deprivation; PSD: partial sleep deprivation; CC: normal control; TC: tank control; LS: learning score; tL: learning time; CN: condition reflex number; PR: Percentage of right learning. aP<0.05 vs TC;bP<0.056 vs CC.2.2 SD后大鼠旷场试验结果 各组实验后在旷场反应箱中测试行为，结果如Tab 2所示.
Tab 2显示，SD组大鼠行为增多，修饰行为增多，对于给它的刺激敏感、易怒，实验后将它放入饲养笼中，对其他鼠进攻行为增多，PSD组较其他SD组进攻行为要少，较温和. TC组总得分高于正常组(P<0.05)，TC组修饰行为次数同正常组相比相差不显著；SD各组及PSD组的总得分、修饰行为次数高于正常对照组(P<0.01)， SD24 h和SD48 h组的总得分、修饰行为次数又高于SD12 h,SD72 h和SD96 h及PSD组(P<0.05)；SD24 h,SD48 h和SD72 h组的总得分和修饰行为高于TC组(P<0.05).
, 百拇医药
表 2 SD后大鼠旷场试验得分
Tab 2 Open-field results of rats after SD(±s) Group
n
Total Score
Number of
Make-up
Number of
excrete
SD12 h
6
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24.7±7.1b
8.9±1.7ab
1.0±0.4
SD24 h
6
46.0±11.0ab
10.3±2.2ab
0.9±0.3
SD48 h
6
42.0±9.6ab
, http://www.100md.com
11.1±1.2ab
0.5±0.5
SD72 h
6
32.7±6.3ab
7.6±0.9ab
1.2±0.5
SD96 h
6
22.9±5.1b
8.0±0.9ab
, 百拇医药
1.0±0.0
PSD
6
25.8±8.4b
6.8±1.0ab
0.8±0.6
CC
5
11.7±4.8a
4.8±0.2
0.4±0.2
TC
, 百拇医药
6
18.5±3.2b
4.9±1.5
0.9±0.8
SD,PSD,CC,TC: The same as in Tab1. aP<0.05 vs TC;bP<0.01 vs CC.2.3 SD前后大鼠体质量的变化 测量大鼠SD前和实验96 h后测量体质量的变化(Tab 3).
表 3 SD前后大鼠体质量的变化
Tab 3 Body mass of rats before & after SD (±s，g) Group
, 百拇医药
n
Starting
Ending
SD96 h
6
178.0±4.0
163.4±3.6b
PSD
6
181.0±4.0
172.1±2.8a
CC
, 百拇医药
5
178.0±3.0
196.7±2.3a
TC
6
180.0±4.0
177.3±3.1
SD,PSD,CC,TC:The same as in Tab1. aP<0.05,bP<0.01. 96 h后，SD组同CC 及TC组相比体质量明显下降P<0.01，PSD组体质量也有所下降(P<0.05)，正常饲养组体质量增加(P<0.01)，TC组体质量无明显的变化.
3 讨论
, 百拇医药
SD是研究睡眠的重要方法，本研究采用小平台水环境法进行SD，水环境对大鼠有一定的兴奋作用，一定程度的隔离和限制活动也会产生应激. 为了排除隔离、限制活动和水环境造成的应激的影响，除采用CC组作为对照外，还采用了TC组作为对照. TC组平台增大，其他条件与小平台相同，排除了小平台对大鼠活动限制的应激. 已有研究[7]表明，平台面积与大鼠体质量之比为1∶1时不会产生SD，故本研究中大平台直径为18.0 cm. 在实验前后TC组体质量无明显变化，说明其应激水平远远低于SD组. 水环境和隔离对动物确实产生一定的应激作用，这从旷场实验得分及Y迷宫学习成绩可知. 尽管多个平台可以消除大鼠活动限制所致的应激，但Medeiros[8]的研究证实多个平台剥夺睡眠的方法会产生其他应激，用脑电图做检测，显示不如单一平台法优越，故本实验采用单一平台.
由旷场实验得知，与正常对照组和TC组相比，大鼠SD后精神行为表现出一定的兴奋性，修饰行为或“洗脸”行为增多，我们知道修饰行为常发生于产生矛盾或害怕的情境中[9]，说明SD环境使大鼠情绪非常紧张恐惧，攻击行为增多. SD后24 h和48 h组最为活跃，12,72和96 h组兴奋性较弱，说明若SD时间短，表现为一定的抑制，72 h以后则有抑制趋势. PSD组，即96 h内仅睡眠24 h，也表现出一定的兴奋性，但要高于SD96 h组，修饰行为则要少于SD96 h组，说明PSD后动物的兴奋性要高于持续SD，但情绪要比持续SD者缓和. 这同以往的报道一致，如：在Youngblood等[7]的研究中48和72 h睡眠剥夺后游泳行为增加.
, 百拇医药
TC组由于一定的应激作用，兴奋性较高，并且没有SD的影响，所以学习成绩优于其他各组. 由于大鼠SD后兴奋性的提高，SD24 h 和SD48 h 组的Y迷宫学习成绩优于对照组，其他各组表明了SD对学习的影响. 随着SD时间的延长，剥夺程度加深，对学习的影响便更加明显，正确反应率下降. PSD也显示出学习能力的下降. Albert的研究表明，SD不影响主动回避反应的学习，可能同他采用反转技术(rotating platform technique)SD有关，并且已有人[10]指出SD 11 d后用小平台水环境法，大鼠脑内不同区域胺类物质无变化，而采用反转技术的大鼠有变化.
由以上分析得，SD使动物体质量减轻，初期行为兴奋性提高，后期兴奋性降低，使学习能力下降. SD后学习的效应是SD和一定应激的共同作用.
基金项目：全军“九五”卫生医药基金资助项目(96L050)
, 百拇医药
作者简介：宋国萍(1972-)，女(汉族)，河北省石家庄市人. 硕士生(导师皇甫恩). Tel.(029)3374816 Ext.416 Email.psych@fmmu.edu.cn
参考文献:
[1] Bueno OFA, Lobo LL, Olivedra MGM et al. Dissociated paradoxical sleep deprivation effects on inhibiting avoidance and conditioned fear[J]. Physiol Behav, 1994;56(4):775-779.
[2] Gruart MA, Nadal AR, Coll AM et al. Effects of pretraining paradoxical sleep deprivation upon two-way active avoidance[J]. Behav Brain Res, 1995;72(1-2):181-183.
, 百拇医药
[3] Mendelson WB, Guthrie RD, Frederick G et al. The flowerpot technique of rapid eye movement (REM) sleep deprivation[J]. Pharmacal Biochem Behav, 1974;2(3):553-556.
[4] Bradley DY, Zhou Jun, Smagin GN et al. Sleep deprivation by the “Flower Pot” technique and spatial reference memory[J]. Physiol Behav, 1997;61(2):249-256.
[5] 李 静，吴彦卓，郭 鹞 et al. 电磁脉冲对大鼠学习记忆的影响[J]. 第四军医大学学报，1999;20(1)： 74-75.
, http://www.100md.com [6] Vecsi L. Effects of cyteamine and pantethin on open-field behavior hypothalamic cate cholarmine concentrations, and somatostatin-induced barrel retation in rats[J]. Pharmacal Biochem Behav, 1989;32(3): 629-635.
[7] Youngblood BD, Zhou J, Smagin GN et al. Sleep deprivation by the Flower Pot technique and spatial reference memory[J]. Physiol Behav, 1997;61(2):249-256.
[8] Medeiros R, Lenneberg HC, Hoshino K et al. Neuroethologic differences in sleep deprivation induced by the single-and multiple-platform methods[J]. Braz J Med Biol Res, 1998;31(5): 675-680.
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[9] Brady KJ, Brown JW,Thurmond JB. Behavioral and neurochemical effects of dietary tyrosine in young and aged mice following cold-swim stress[J]. Pharmacal Biochem Behav, 1979;12(5):667-672.
[10] Tsai LL,Bergman BM,Perry BD et al. Effects of chronic total sleep deprivation on central noradrenergic receptors in rat brain[J]. Brain Res, 1993;602(2):221-227.
收稿日期：1999-11-23
修回日期：2000-01-28, http://www.100md.com
单位：宋国萍(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)；苗丹民(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)；皇甫恩(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)；陈足怀(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)；冯学文(第四军医大学航空航天医学系心理学教研室，陕西 西安，710033)
关键词：睡眠剥夺；学习；行为；大鼠
第四军医大学学报000605 摘要: 目的 研究不同时间的睡眠剥夺(SD)及部分睡眠剥夺(PSD)对大鼠行为和学习的影响. 方法 采用小平台水环境法建立SD模型，以正常饲养组(CC)和大平台组(TC)作为对照，SD组有12, 24, 48, 72, 96 h及PSD，每组例数为6只，CC组为5只. 测量SD后动物学会Y型迷宫的总次数、时间、条件反射数和正确反应率，用旷场反应测量行为并观察SD前后体质量的变化. 结果 TC组学习成绩、正确反应率优于其他各组，24 h和48 h SD组学习成绩优于CC，其他各组学习成绩不如CC，随SD时间的延长，正确反应率下降. 同CC和TC相比，SD组动物行为增加，情绪敏感，以24 h和48 h最为突出. 96 h后SD组及PSD组体质量明显下降. 结论 SD使动物体质量减轻，行为兴奋性提高，但48 h后兴奋性降低，学习能力下降.
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中图号：B845.66 文献标识码：A
文章编号：1000-2790(2000)06-0663-04
Effects of sleep deprivation on rats' behavior and learning
SONG Guo-Ping MIAO Dan-Min HUANG FU-En CHEN Zu-Huai FENG Xue-Wen
(Department of Psychology, Faculty of Aerospace Aviation Medicine, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033, China.)
Abstract: AIM To investigate effects of sleep deprivation and partial sleep deprivation on Sprague-Dawley rats' behavior and learning. METHODS Sleep deprivation (SD) was induced in male Sprague-Dawlay rats by housing them on small platforms over water. Controls were housed either in normal cages (CC) or in tanks with large platforms(TC). After sleep deprivation for different lengths of time or partial SD, both experimental and control groups were weighed, and then learned Y-maze and received open-field test. RESULTS Weight loss in SD and PSD groups occurred 96 hours later.Compared with CC and TC groups, SD groups increased in excitability and sensitivity. SD 24 h and SD 48 h groups rose more obviously. Learning scores and right reflex percentages of TC group were higher than those of other groups. Learning scores of SD 24 h and SD 48 h groups were better than those of CC group. With SD prolonged, right reflex percentage dropped. CONCLUSION S SD can not only cause rats' weight loss, but increase their behavior excitability and sensitivity as well. After a period of time, both behavior excitability and learning score may decline.
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Keywords: sleep deprivation; learning; behavior; rats
0 引言
睡眠不仅具有维持个体生存的功能，还有促进生长发育、易化学习、形成记忆的功能. 睡眠剥夺(sleep deprivation，SD)可引起情绪、学习记忆、免疫功能等一系列改变[1]. 实验证明，睡眠对随后的学习非常重要，预先睡眠剥夺48 h后，学习能力下降[2]. 而且睡眠对于学习复杂事物的固化是非常必要的，对于简单事物则非必需. 在生活节奏日益加快的今天，SD发生率明显升高. 在国外是心理学家、生理学家以及特殊职业研究者和军事研究机构的研究热点，而我国在此方面的研究尚少. 有关SD的研究可以揭示睡眠的意义，从而提出相应的对抗措施，提高工作效率. 我们采用小平台水环境法对大鼠进行SD，观察SD前后体质量变化，以旷场试验、Y迷宫为主要工具，研究不同时间长度的SD及PSD对大鼠情绪和学习能力的影响，探讨睡眠与情绪及学习的关系.
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1 材料和方法
1.1 实验动物及分组 成年、雄性、健康上海产SD大鼠50只，体质量(180±5)g(本校实验动物研究中心提供). 剔除对电击不敏感的大鼠3只. 将余下47只大鼠随机分为8组，每组6只，其中SD分别为12，24，48，72和96 h组，PSD组即每天仅允许睡眠6 h，共96 h，正常单独饲养组(normal cage, CC)和大平台实验对照组(tank control,TC)，其中CC组为5只外，其余每组均6只. 1.2 动物模型的制备 采用小平台水环境法(flower pot technique)[3，4]建立大鼠SD模型. 我们按文献[3，4]，制作30 cm×30 cm×30 cm的鼠箱，其中有一直径为6.3 cm，高8.0 cm的平台，在平台周边注满水，水温保持在20℃左右，水面距平台面约1.0 cm. 鼠在平台上可自行饮食饮水. 若其睡眠，则由于肌肉张力松弛而落入水中. 在大鼠活动空间内持续40 W日光灯照射，室内温度控制在18.0～22.0℃. TC组的实验设备与此相仿，只是平台直径为18.0 cm，可使鼠有一定的活动空间. 每天更换鼠箱中的水. 实验前，让鼠熟悉适应环境1 wk.
, 百拇医药
1.3 行为实验装置 Y-迷宫[5]由本校预防医学系防原教研室提供：为三个互相连通的等分Y型辐射式迷宫. 旷场试验(open field test，OFT)箱由本教研室根据文献[6]制作：高40 cm，直径80 cm，周壁为黑色，底面由面积相等的25块方格组成的旷场.
1.4 行为实验程序
1.4.1 学习能力 Y迷宫每臂顶端设一个信号灯，以此提示“危险区”，信号灯亮后6 s，此臂即为危险区，通以36 V交流电，刺激大鼠在通电后从所在的亮臂跑到暗臂. 训练中始终有一臂为安全区，安全区以无规则的次序变换. 实验在安静的、光线较暗的环境中进行，实验时，将大鼠放入迷宫中，先使其适应5 min，然后开始实验. 如果大鼠在通电后从所在的亮臂跑到另一亮臂记为错误一次；如果在灯亮后不进入暗臂直到通电后方进入暗臂记正确一次；如果在灯亮后通电前跑到暗臂记条件反射一次. 大鼠连续15次训练正确时，即认为达标.
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记录大鼠达标时所需的总训练次数为学习成绩(learning score，LS)，并同时记录了所需的时间(learning time，tL)；记录达标时条件反射形成的次数(condition reflex number, CN)；记录达标时正确反应的次数在总训练次数中的比率(percentage of right reflex, PR).
1.4.2 行为测定 将鼠置于旷场反应箱中，观察3 min的行为，以穿越底面的方格数为水平运动得分(crossing)，以后肢直立的次数为垂直活动得分(rearing)，两者总和为旷场试验得分，并观察动物修饰行为和大小便次数，每只动物仅做一次行为测定. 每次试验后，清洗旷场周壁及底面，以免上次动物余留的信息影响下次测试结果.
1.5 数据处理 取每组各只大鼠的平均值，实验数据采用SPSS软件包进行t检验、单因素方差分析和Neuman-Keuls检验.
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2 结果
2.1 SD后大鼠学习的结果 实验后将各组Y-迷宫LS,tL,CN,PR得分同CC组和TC组进行比较，结果如Tab 1所示.
TC组学习成绩优于其他各组(P<0.05)，SD24 h和SD48 h 组学习成绩优于CC(P<0.05)，SD12 h同CC组相比无明显差异，SD72 h,SD96 h和PSD学习成绩不如CC(P<0.05)；正确反应的比率TC组优于其他组(P<0.05)，随SD时间的延长，正确反应的比率有下降的趋势，同CC组相比，SD72 h,SD96 h组差异显著(P<0.05).
表 1 睡眠剥夺(SD)后大鼠学习结果
, 百拇医药 Tab 1 Learning results of rats after SD(
±s) Groupn
LS
tL/s
CN
PR(%)
SD12 h
6
75.7±10.1a
353.2±26.8 a
, 百拇医药
24.1±9.0a
52.4±3.8a
SD24 h
6
54.9±8.5ab
274.6±19.6ab
19.3±6.1a
53.9±6.1a
SD48 h
6
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52.8±7.2ab
266.3±24.4 ab
16.8±4.4
50.1±5.0a
SD72 h
6
96.5±6.9a
421.0±37.6ab
31.2±5.1a
43.9±3.7ab
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SD96 h
6
112.1±7.1a
506.2±33.1ab
33.5±8.0a
37.2±4.2ab
PSD
6
89.3±6.3a
498.2±43.1a
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27.5±4.7a
50.4±4.0a
CC
5
70.2±9.6a
342.2±62.3a
22.7±8.0a
54.2±4.3a
TC
6
45.6±4.8
, 百拇医药
225.4±18.2
14.3±4.0
73.1±3.8
SD: sleep deprivation; PSD: partial sleep deprivation; CC: normal control; TC: tank control; LS: learning score; tL: learning time; CN: condition reflex number; PR: Percentage of right learning. aP<0.05 vs TC;bP<0.056 vs CC.2.2 SD后大鼠旷场试验结果 各组实验后在旷场反应箱中测试行为，结果如Tab 2所示.
Tab 2显示，SD组大鼠行为增多，修饰行为增多，对于给它的刺激敏感、易怒，实验后将它放入饲养笼中，对其他鼠进攻行为增多，PSD组较其他SD组进攻行为要少，较温和. TC组总得分高于正常组(P<0.05)，TC组修饰行为次数同正常组相比相差不显著；SD各组及PSD组的总得分、修饰行为次数高于正常对照组(P<0.01)， SD24 h和SD48 h组的总得分、修饰行为次数又高于SD12 h,SD72 h和SD96 h及PSD组(P<0.05)；SD24 h,SD48 h和SD72 h组的总得分和修饰行为高于TC组(P<0.05).
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表 2 SD后大鼠旷场试验得分
Tab 2 Open-field results of rats after SD(
±s) Groupn
Total Score
Number of
Make-up
Number of
excrete
SD12 h
6
, http://www.100md.com
24.7±7.1b
8.9±1.7ab
1.0±0.4
SD24 h
6
46.0±11.0ab
10.3±2.2ab
0.9±0.3
SD48 h
6
42.0±9.6ab
, http://www.100md.com
11.1±1.2ab
0.5±0.5
SD72 h
6
32.7±6.3ab
7.6±0.9ab
1.2±0.5
SD96 h
6
22.9±5.1b
8.0±0.9ab
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1.0±0.0
PSD
6
25.8±8.4b
6.8±1.0ab
0.8±0.6
CC
5
11.7±4.8a
4.8±0.2
0.4±0.2
TC
, 百拇医药
6
18.5±3.2b
4.9±1.5
0.9±0.8
SD,PSD,CC,TC: The same as in Tab1. aP<0.05 vs TC;bP<0.01 vs CC.2.3 SD前后大鼠体质量的变化 测量大鼠SD前和实验96 h后测量体质量的变化(Tab 3).
表 3 SD前后大鼠体质量的变化
Tab 3 Body mass of rats before & after SD (
±s，g) Group, 百拇医药
n
Starting
Ending
SD96 h
6
178.0±4.0
163.4±3.6b
PSD
6
181.0±4.0
172.1±2.8a
CC
, 百拇医药
5
178.0±3.0
196.7±2.3a
TC
6
180.0±4.0
177.3±3.1
SD,PSD,CC,TC:The same as in Tab1. aP<0.05,bP<0.01. 96 h后，SD组同CC 及TC组相比体质量明显下降P<0.01，PSD组体质量也有所下降(P<0.05)，正常饲养组体质量增加(P<0.01)，TC组体质量无明显的变化.
3 讨论
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SD是研究睡眠的重要方法，本研究采用小平台水环境法进行SD，水环境对大鼠有一定的兴奋作用，一定程度的隔离和限制活动也会产生应激. 为了排除隔离、限制活动和水环境造成的应激的影响，除采用CC组作为对照外，还采用了TC组作为对照. TC组平台增大，其他条件与小平台相同，排除了小平台对大鼠活动限制的应激. 已有研究[7]表明，平台面积与大鼠体质量之比为1∶1时不会产生SD，故本研究中大平台直径为18.0 cm. 在实验前后TC组体质量无明显变化，说明其应激水平远远低于SD组. 水环境和隔离对动物确实产生一定的应激作用，这从旷场实验得分及Y迷宫学习成绩可知. 尽管多个平台可以消除大鼠活动限制所致的应激，但Medeiros[8]的研究证实多个平台剥夺睡眠的方法会产生其他应激，用脑电图做检测，显示不如单一平台法优越，故本实验采用单一平台.
由旷场实验得知，与正常对照组和TC组相比，大鼠SD后精神行为表现出一定的兴奋性，修饰行为或“洗脸”行为增多，我们知道修饰行为常发生于产生矛盾或害怕的情境中[9]，说明SD环境使大鼠情绪非常紧张恐惧，攻击行为增多. SD后24 h和48 h组最为活跃，12,72和96 h组兴奋性较弱，说明若SD时间短，表现为一定的抑制，72 h以后则有抑制趋势. PSD组，即96 h内仅睡眠24 h，也表现出一定的兴奋性，但要高于SD96 h组，修饰行为则要少于SD96 h组，说明PSD后动物的兴奋性要高于持续SD，但情绪要比持续SD者缓和. 这同以往的报道一致，如：在Youngblood等[7]的研究中48和72 h睡眠剥夺后游泳行为增加.
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TC组由于一定的应激作用，兴奋性较高，并且没有SD的影响，所以学习成绩优于其他各组. 由于大鼠SD后兴奋性的提高，SD24 h 和SD48 h 组的Y迷宫学习成绩优于对照组，其他各组表明了SD对学习的影响. 随着SD时间的延长，剥夺程度加深，对学习的影响便更加明显，正确反应率下降. PSD也显示出学习能力的下降. Albert的研究表明，SD不影响主动回避反应的学习，可能同他采用反转技术(rotating platform technique)SD有关，并且已有人[10]指出SD 11 d后用小平台水环境法，大鼠脑内不同区域胺类物质无变化，而采用反转技术的大鼠有变化.
由以上分析得，SD使动物体质量减轻，初期行为兴奋性提高，后期兴奋性降低，使学习能力下降. SD后学习的效应是SD和一定应激的共同作用.
基金项目：全军“九五”卫生医药基金资助项目(96L050)
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作者简介：宋国萍(1972-)，女(汉族)，河北省石家庄市人. 硕士生(导师皇甫恩). Tel.(029)3374816 Ext.416 Email.psych@fmmu.edu.cn
参考文献:
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[4] Bradley DY, Zhou Jun, Smagin GN et al. Sleep deprivation by the “Flower Pot” technique and spatial reference memory[J]. Physiol Behav, 1997;61(2):249-256.
[5] 李 静，吴彦卓，郭 鹞 et al. 电磁脉冲对大鼠学习记忆的影响[J]. 第四军医大学学报，1999;20(1)： 74-75.
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[7] Youngblood BD, Zhou J, Smagin GN et al. Sleep deprivation by the Flower Pot technique and spatial reference memory[J]. Physiol Behav, 1997;61(2):249-256.
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收稿日期：1999-11-23
修回日期：2000-01-28, http://www.100md.com