关于啮齿类动物应对睡眠剥夺---区域大脑活动和学习策略的转变实验......

 实验简介 

Introduction to the experiment

大量研究表明，睡眠可以促进学习和记忆过程。训练后睡眠剥夺会干扰记忆巩固，这种影响在依赖海马体完整性的记忆的情况下尤为突出。

研究记忆形成和适应过程的一种常用方法是啮齿动物的 Y 迷宫或 T 迷宫参考范式。在初始训练期间，食物奖励位于迷宫的 2 个可访问臂中的 1 个。在随后的反转训练中，食物奖励被重新定位到之前没有被诱饵的手臂上。在本研究中，小鼠在每次每日训练和/或逆转训练后被短暂剥夺睡眠，以评估睡眠剥夺对新记忆形成和先前获得记忆适应的影响。

Experimental method

在所有实验中，使用 3 至 3.5 个月大的雄性 C57BL/6J 小鼠。将动物单独饲养在标准的macrolon笼子中，并保持12小时光照/12小时黑暗循环（上午09:00开灯）。一层锯末用作垫料。在整个实验过程中随意提供水，但在迷宫实验中，从训练开始前 4 天开始，小鼠被剥夺其个体体重 90% 的食物。在训练或逆转训练后完成 5 小时的睡眠剥夺后，这些动物每天称重并喂食。

为了测试睡眠剥夺是否影响记忆形成和灵活性，小鼠接受了 Y 迷宫任务。食物碎屑也被放置在另一个测试臂末端的穿孔下方，以确保两个臂闻起来相似，从而防止动物通过嗅觉线索区分被诱饵和未诱饵的臂。手臂末端前 4 厘米的小边缘阻止了从远处目视检查食物的存在。位于每条手臂中间的断头台门可以从实验者的位置手动操作，用于在每次训练试验中只允许动物选择一种。对动物进行训练，直到各组达到每天 85% 至 90% 正确试验的平均表现。然后对这些动物进行反向训练，其中食物奖励被重新定位到之前没有诱饵的手臂上。逆转训练再次包括每天 1 次训练，每次训练 6 次。

为了测试睡眠剥夺是否会导致用于定位食物奖励的学习机制和认知策略的转变，小鼠接受了 T 迷宫范式。食物碎屑被放置在两个测试臂末端的穿孔下方，以防止动物通过嗅觉提示区分诱饵和非诱饵臂。手臂末端前 4 厘米的小灰色边缘阻止了从远处目视检查食物的存在。位于每条手臂中间的断头台门可以从实验者的位置手动操作。实验室包含各种远端空间线索。十字迷宫中使用的习惯和训练程序与 Y 迷宫中描述的相似。对小鼠进行每日训练，每个训练由 6 次试验组成。对动物进行训练，直到各组达到 85% 至 90% 正确试验的平均表现。

在每天的训练和/或逆转训练之后，立即对小鼠进行 5 小时的睡眠剥夺。之所以选择这个时间窗口，是因为之前的研究表明，它是记忆巩固的关键阶段，对睡眠剥夺很有反应。睡眠剥夺是通过轻微的感官触碰来完成的，包括敲击笼子、轻轻摇动笼子，或者当这不足以让动物保持清醒时，扰乱睡眠的巢穴。先前的研究表明，根据脑电记录 ，该程序可使啮齿动物保持清醒几个小时，而不会成为主要的压力源。

为了评估迷宫实验中应用的一次短暂的睡眠剥夺和/或反复睡眠剥夺是否可能通过诱导焦虑对记忆过程产生影响，新批次的小鼠接受了高架十字迷宫，这是一种常用且良好的迷宫。经过验证的啮齿动物焦虑测试。测试在单独的实验室中在明亮的光照条件下（100 勒克斯）进行。在测试开始时，将每只动物放在张开双臂的正对面 1 的中间，然后实验者离开房间。测试持续 8 分钟，并将动物的行为记录在录像带上，以供日后分析。动物之间，迷宫用 70% 乙醇仔细清洁。

Experimental discussion

在本研究中描述的实验中，我们检查了在每次日常训练后应用的短暂睡眠剥夺是否会影响 Y 或 T 迷宫参考任务中的学习和逆转学习。当老鼠知道食物奖励的位置时，睡眠剥夺不会直接影响表现。然而，在训练阶段应用的睡眠剥夺削弱了随后的逆转训练期间的表现。

总之，我们的研究表明，大脑可以通过切换到替代学习机制来暂时补偿睡眠不足对认知能力的影响。这些发现的一个重要含义是，睡眠剥夺对大脑的影响可能并不总是直接影响行为和表现水平。然而，我们数据的另外一个重要含义是，睡眠剥夺的影响可能仍然会在实际睡眠丧失本身很久之后才出现，因为所涉及的替代学习机制和大脑区域可能会导致在需要适应的不断变化的条件下降低灵活性。以前形成的记忆。