睡眠干扰/剥夺所致小鼠学习记忆障碍模型

引言

睡眠是维持生物体认知功能的重要生理过程，长期睡眠干扰或剥夺可导致学习记忆能力显著下降。在神经科学研究中，建立可靠的小鼠学习记忆障碍模型对探索睡眠与认知的分子机制、评估干预手段具有重要意义。通过睡眠剥夺（Sleep Deprivation, SD）模拟人类睡眠障碍病理状态，能够有效研究海马体依赖性记忆衰退、突触可塑性损伤等过程。本文系统阐述睡眠干扰/剥夺诱导的小鼠学习记忆障碍模型构建方法，并详细分析其检测范围、项目、方法及仪器，为相关研究提供理论依据。

模型构建方法

睡眠剥夺模型主要通过物理干预限制小鼠睡眠，常用方法包括：

• 改良多平台水环境法（MMPM）：将小鼠置于盛水容器中，平台直径小于小鼠体长，迫使其因肌肉松弛落水而反复觉醒（Franken et al., 1991）。
• 水平转盘法：通过周期性机械运动强制小鼠保持清醒，适用于短期急性剥夺。
• 轻柔刺激法：研究人员通过轻触或声光刺激阻止小鼠进入深度睡眠，模拟自然干扰，但需控制应激水平。

其中，72小时连续剥夺可显著降低海马CA1区长时程增强（LTP），且伴随氧化应激标志物（如MDA）升高（Zhu et al., 2015）。

检测范围与项目

该模型的评估需涵盖行为学、神经生化及分子生物学多维度指标：

• 行为学检测
  • Morris水迷宫：评估空间学习与参考记忆（逃避潜伏期、目标象限停留时间）
  • Y迷宫：测定工作记忆（自发交替率）
• 神经生化检测
  • 炎症因子：IL-1β、TNF-α、IL-6水平
  • 氧化应激：SOD、GSH-Px活性及MDA含量
  • 神经递质：谷氨酸、GABA、5-HT浓度
• 分子生物学检测
  • 突触可塑性相关蛋白：PSD95、Synapsin-1表达
  • 信号通路：BDNF/TrkB、CREB/p-CREB通路活性

检测方法与仪器

具体实验操作需根据检测项目选择标准化技术：

• Morris水迷宫

  使用ANY-maze视频追踪系统记录小鼠游泳轨迹，分析平均逃避潜伏期和穿越平台次数。实验需控制水温（22±1℃）及光照强度（300 lux）。

• ELISA检测

  取海马组织匀浆，采用Absin小鼠IL-1β试剂盒（Cat# abs520016）测定炎症因子，检测仪器为Thermo Scientific Multiskan FC酶标仪。

• Western Blot

  使用RIPA裂解液提取蛋白，通过Bio-Rad电泳系统分离，抗体选择Abcam抗PSD95（ab18258，1:1000），成像采用ChemiDoc MP系统。

• 实时荧光定量PCR

  TRIzol法提取RNA，TaKaRa PrimeScript RT试剂盒反转录，SYBR Green法检测BDNF mRNA表达，仪器为Roche LightCycler 480Ⅱ。

关键质量控制点

为减少实验偏差需注意：

• 选择6-8周龄C57BL/6雄性小鼠，体重20-25g，避免昼夜节律差异
• 睡眠剥夺期间每2小时监测核心体温，防止低温症
• 行为学测试前24小时停止剥夺，消除急性应激干扰
• 海马组织取材时间固定于9:00-11:00 AM

结论

睡眠干扰/剥夺模型能稳定复制学习记忆功能障碍，其有效性通过多层级指标验证。该模型在神经保护药物筛选中具有重要应用价值，例如褪黑素受体激动剂可逆转SD诱导的CREB磷酸化抑制（Wang et al., 2020）。未来研究可整合光遗传学与在体钙成像技术，动态解析睡眠剥夺对神经环路的影响机制。

了解中析

实验室仪器

合作客户