睡眠節(jié)律紊亂對(duì)大鼠記憶能力的影響

王競(jìng)哲，柴高尚，王 黎

(1.河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三8班;2.鄭州大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，鄭州 450001)

許多研究表明，人的記憶障礙與睡眠節(jié)律紊亂有關(guān)，并且近一半老年癡呆病人在發(fā)病早期有睡眠功能障礙［1］。人和動(dòng)物的生物節(jié)律都是有規(guī)律的，而光照是這種節(jié)律的主要觸發(fā)因子。人和動(dòng)物的生理節(jié)律與光暗周期的節(jié)律性變化密切相關(guān)，光暗周期如果發(fā)生改變，則會(huì)極大地影響生理節(jié)律，包括睡眠節(jié)律［2］。因此，采用持續(xù)光照的方法改變動(dòng)物的光暗周期，進(jìn)而造成動(dòng)物睡眠節(jié)律紊亂，有可能引起記憶功能降低。筆者擬通過持續(xù)光照造成大鼠睡眠節(jié)律紊亂，觀察對(duì)大鼠空間記憶的影響。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和分組 雄性wistar大鼠36只，清潔級(jí)，體重180～220 g，由鄭州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，Morris水迷宮法篩選后，隨機(jī)分為正常對(duì)照組(Control group，正常晝夜節(jié)律);弱光組(Weak light group，WL;24 h持續(xù)光照，照度 400 lux)：強(qiáng)光組(Strong light group，SL;24 h持續(xù)光照，照度 800 lux);每組12只，20～25℃飼養(yǎng)，所有動(dòng)物均自由飲水和攝食。強(qiáng)光組和弱光組分別光照30 d。持續(xù)光照具體方法：強(qiáng)光組，用40 w白熾燈泡懸于鼠籠中央正上方，距籠底約1 m，光照強(qiáng)度為800 Lux;弱光組，用25 w白熾燈泡懸于鼠籠中央正上方，距籠底約1 m，光照強(qiáng)度為400 Lux。各實(shí)驗(yàn)組均用照度計(jì)測(cè)量光照強(qiáng)度并調(diào)整燈泡高度。人工光照時(shí)間為7 pm至次日7 am，自然光照時(shí)間是7 am至7 pm。

1.2 主要儀器設(shè)備 Morris水迷宮系統(tǒng)(DMS-2型，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所);電子照度計(jì)(中國(guó)寧波)。

2 Morris水迷宮行為學(xué)測(cè)試

采用Morris水迷宮系統(tǒng)來測(cè)試大鼠的空間記憶能力。Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由水迷宮裝置、水迷宮圖像自動(dòng)采集和處理分析系統(tǒng)組成。測(cè)試用圓形水池直徑120 cm，高60 cm;圓柱形有機(jī)玻璃平臺(tái)直徑10 cm，高40 cm。大鼠在學(xué)習(xí)前2 h移入水迷宮室，并將頭頸部涂黑，涂染面積不小于3×3 cm2，以與背景形成反差。水池中水面高約45 cm，室溫及水溫均保持在26±2℃，水以奶粉攪渾;平臺(tái)用雙層白色紗布覆蓋扎緊后任意放置于某一象限的中心位置，并沒于水面下約2 cm。整個(gè)背景均為乳白色，以避免老鼠用視覺搜尋平臺(tái)。學(xué)習(xí)時(shí)先將攝像裝置與計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器連接好，先打開電腦，再打開顯示屏，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

游泳池分為四個(gè)象限(通常以與平臺(tái)所在象限相對(duì)的象限為第一象限，實(shí)驗(yàn)中取第一象限的潛伏期為記錄成績(jī))，訓(xùn)練時(shí)大鼠從任何一象限入水，面向池壁輕放于水中，其游泳圖像經(jīng)水面上方1.5 m處的攝像機(jī)拍攝并連接于路徑追蹤系統(tǒng)采集，記錄動(dòng)物的入水時(shí)間，記錄潛伏期(即老鼠從入水到找到平臺(tái)后四肢爬上平臺(tái)時(shí)所需的時(shí)間);同時(shí)記錄動(dòng)物入水后的游泳軌跡，將此作為分析動(dòng)物搜索目標(biāo)時(shí)所采用何種策略的依據(jù)。每只大鼠每天在4個(gè)象限共學(xué)習(xí)4次，每次游泳時(shí)限為60 s，即在60 s內(nèi)未找到平臺(tái)者系統(tǒng)自動(dòng)停止記錄，潛伏期記為60 s，大鼠由測(cè)試者引導(dǎo)上臺(tái)，并在平臺(tái)上站立10 s。將大鼠從平臺(tái)上拿下來，休息30～60 s后再進(jìn)行下一次訓(xùn)練。在一般情況下，正常大鼠在經(jīng)過5～7個(gè)實(shí)驗(yàn)日訓(xùn)練后很快就學(xué)會(huì)以最快最佳的軌跡搜索到平臺(tái)的確切位置。此實(shí)驗(yàn)所采取的策略是第31天采用Morris水迷宮訓(xùn)練7 d，以第7天的潛伏期成績(jī)來反映大鼠的空間記憶能力。

實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)盡量保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的穩(wěn)定性，包括測(cè)試者、大鼠行為測(cè)試時(shí)間、室內(nèi)桌椅、窗簾的擺放位置等;保持安靜，光線柔和、均勻;測(cè)試者應(yīng)動(dòng)作溫和，避免刺激動(dòng)物。

3 結(jié)果

水迷宮實(shí)驗(yàn)是一種主要依賴于海馬的空間學(xué)習(xí)、記憶測(cè)試方法，而空間學(xué)習(xí)、記憶能力的減退與物理傷害密切相關(guān)。為此，作者采用國(guó)際上公認(rèn)的Morris水迷宮系統(tǒng)，于光照結(jié)束后，按上述實(shí)驗(yàn)方法訓(xùn)練大鼠，以第7天的平均潛伏期作為成績(jī)。結(jié)果顯示：弱光照射組和強(qiáng)光照射組潛伏期與正常對(duì)照組比較有顯著差異，P＜0.05;從游泳軌跡來看，弱光組和強(qiáng)光組呈曲線式搜索，正常對(duì)照組成直線式搜索，見圖1、圖2。

圖1 WL組和SL組大鼠尋臺(tái)搜索軌跡。WL組和SL組大鼠呈曲線式搜索Control組大鼠呈直線式搜索;搜索均從右上象限開始，平臺(tái)位于左下象限，且置于水平面下2 cm。

圖2 持續(xù)光照對(duì)大鼠尋臺(tái)潛伏期的影響。與Control組(n=12)比較，WL組(n=11)和SL組(n=10)大鼠尋臺(tái)潛伏期明顯延長(zhǎng)，*P＜0.05;數(shù)據(jù)用X-±SD表示。

4 討論

據(jù)統(tǒng)計(jì)，44%的老年癡呆患者存在睡眠障礙，并隨著病情的進(jìn)展和認(rèn)知功能的損害而逐步加重，主要表現(xiàn)為失眠(包括入睡困難和晨間早醒)，夜間睡眠障礙和白天嗜睡，不伴癡呆的老年人也有類似的睡眠問題，但是老年癡呆患者表現(xiàn)得更頻繁、更嚴(yán)重，表明睡眠節(jié)律的紊亂可能是老年癡呆的原因。

此實(shí)驗(yàn)利用持續(xù)光照打亂大鼠的睡眠節(jié)律，觀察對(duì)大鼠空間記憶的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，持續(xù)光照可致大鼠空間記憶能力降低，且與光照強(qiáng)度無關(guān)。提示睡眠節(jié)律紊亂可導(dǎo)致大鼠記憶能力降低。

［1］陳長(zhǎng)香，李建民，趙雅寧，等.社區(qū)老年人睡眠與記憶障礙的相關(guān)性研究［J］.中國(guó)全科醫(yī)學(xué)，2011，14(2)：435-438.

［2］麥錦城，徐惠珍，周麗云.廣州市部分中學(xué)生睡眠質(zhì)量調(diào)查［J］.中國(guó)學(xué)校衛(wèi)生，2004，25(5)：547-548.