睡眠剥夺模型的建立

当今社会，睡眠不足已成为一个不容忽视的公共卫生挑战。根据世界卫生组织的调查数据，全球范围内，大约三分之一的人口遭受睡眠障碍的困扰。而在中国，这一比例更是高达38.2%，显著超过全球平均水平的27%。随着社会竞争压力的不断增大和生活方式的快速变化，越来越多的年轻人也开始面临睡眠问题。

长期睡眠不足对个体的健康与功能造成了严重的影响。它会导致大脑的功能活动减弱，影响注意力和工作记忆能力。同时，睡眠不足还会加剧疲劳、情绪混乱、紧张和整体情绪障碍的程度。更为严重的是，长期缺乏睡眠还可能显著增加患癌症、猝死、心血管疾病等严重健康问题的风险。此外，它还会对学习记忆能力造成损害，并可能引发神经炎症和氧化应激等健康问题。因此，我们必须高度重视睡眠问题，积极采取措施改善睡眠质量，以保障个体的身心健康。

水上平台法，即水上站立剥夺睡眠法，其运作的核心在于利用实验动物（如鼠类）对水的畏惧心理以及在水面无法自然入睡的特性。具体操作为，在盛满水的水槽中设置一个小型平台，实验鼠需在此平台上保持站立。当它们进入快速眼动睡眠（REM）阶段时，由于肌肉紧张性的下降，它们可能会节律性地低头，导致面部接触水面，进而因水的刺激而惊醒。这种方法主要影响的是REM睡眠阶段，而对非REM睡眠阶段的影响相对较小。

该方法因其操作简便、无需复杂昂贵的设备而广受欢迎，适用于各种实验条件的实验室。通过这种方式，研究者可以有效地模拟睡眠剥夺的状态，进而深入研究其对动物生理、行为等方面的影响。

◆ 单平台法

在这个方法中，动物被放置在一个狭窄的平台上，平台位于一个充满水的容器中心，水箱需将水加至平台下1.0cm。单平台法可避免动物相互干扰，但会造成单笼饲养的隔离应激，甚至出现社交障碍。

◆ 多平台法

由于动物需要不断维持警觉状态来避免掉入水中，这可能会加剧它们的压力和应激反应。为了减轻这种压力，研究者们开发了多平台法。在这种方法中，动物被安置在一个大水箱内，该水箱内设有多个平台。这样做给予了动物更大的活动空间，从而减少了因空间限制而带来的压力。

然而，即使采用了多平台法，仍然可能观察到一些与应激相关的生理变化，例如胸腺的萎缩、体重的减轻以及肾上腺的肥大等。这些变化都可能是动物在面对持续压力和应激时产生的适应性反应。通过这种方法，研究者们可以更全面地了解睡眠剥夺对动物整体健康状态的影响，并据此推导出对人类可能产生的影响。

（ DOI: 10.18632/aging.103270）

◆ 改良多平台法

为了缓解睡眠剥夺过程中可能引发的社交隔离问题，多平台睡眠剥夺法得到了进一步的优化和改进，形成了改良多平台睡眠剥夺法。这种方法允许来自同一饲养笼的多只动物一同参与睡眠剥夺实验，从而确保它们能够保持自然的社交互动。平台之间的距离经过精心设计，确保动物能够在平台间自由移动，但又不至于使它们能够依赖两个平台或水箱边缘进行睡眠。

特别需要注意的是，在进行这一实验时，必须确保同一个水箱中的实验对象全部来自同一个饲养笼，以维持它们之间的熟悉度和社交联系。这种设计更加贴近动物的自然生活状态，有助于减少实验过程中的应激和不适，同时也有助于更准确地模拟和研究睡眠剥夺对动物社交行为的影响。

◆ CPW睡眠剥夺范式

这种创新的睡眠剥夺方法源自于研究人员对大量小鼠睡眠视频记录的深入观察。他们发现，当小鼠进入睡眠状态时，它们倾向于采取一种蜷曲的姿势，即将头部埋入自己的腹部，头顶紧贴着笼子。基于这一观察，研究人员设计了CPW（Constrained Position for Wakefulness）范式，其原理是将小鼠置于一个含有浅水层的笼子中，水深仅达到小鼠的脚踝。当小鼠试图以其特有的蜷曲姿势入睡时，它们的鼻子会触碰到水面，从而立即被唤醒，有效地阻止它们进入睡眠状态。

CPW模型不仅有效地剥夺了小鼠的睡眠，还具备减少动物应激性的优势，使其成为一种理想的睡眠剥夺实验方法。

（DOI: 10.1016/j.cell.2023.10.025）

强迫运动法，顾名思义，是一种通过让动物持续运动以剥夺其睡眠的方法。

为实现这一目标，研究者们采用了多种策略。通常，他们会将动物置于跑步机或类似的运动装置上，使得动物在试图休息或进入睡眠状态时被迫保持活动状态。这种持续的运动状态有效地模拟了睡眠剥夺的情境。

早期的方法中，研究者们通过电动驱动的皮带使跑步机或跑轮不断旋转，迫使动物持续运动以保持清醒。然而，这种方法存在一些局限性，比如无法灵活调整剥夺的模式，以及可能导致动物体力上的过度疲劳。

为了克服这些局限性，研究者们进一步开发了自动化跑步机系统。这种系统可以根据实验需求设定动物的运动时间表，从而实现对睡眠剥夺程度的精确控制。

在最新的进展中，研究者们将脑电图（EEG）和肌电图（EMG）监测系统整合到自动跑步机中。当肌电图信号显示动物可能正在尝试入睡时，跑步机会自动启动，以更加精确地实现睡眠剥夺。

强迫运动法的优点在于其简单易行和效果显著。通过精确控制动物的运动时间和强度，研究者们可以模拟不同程度的睡眠剥夺，这对于理解睡眠剥夺对生物体的影响至关重要。此外，由于该方法不涉及物理接触或水的不适刺激，因此可以减少动物的压力和应激反应，这也是它被广泛采用的原因之一。

然而，强迫运动法也面临一些挑战和限制。一方面，长时间的持续运动可能导致动物体力上的疲劳，这可能会对实验结果产生干扰。另一方面，由于动物在运动过程中可能无法进入任何睡眠阶段，因此这种方法可能无法完全模拟自然状态下的睡眠剥夺。

为了消除过度运动对睡眠剥夺实验结果的影响，Ramesh等和Christie等研究者共同开发了剥夺杆睡眠剥夺法。这种方法涉及将动物置于一个配备有剥夺杆的装置内，该剥夺杆能够周期性地在笼子底部移动。通过编程软件控制剥夺杆的旋转速度和方向，它能够不断地触碰动物的脚部，从而有效地打断它们的睡眠状态。这种方法因其高效性和可靠性，已逐渐成为睡眠剥夺实验中最为常用的方法之一。

为了确保动物无法对剥夺杆产生习惯化反应，研究者们还引入了随机旋转模式。在这种模式下，剥夺杆的旋转速度和方向会在一个预设的范围内随机变化，从而增加了不确定性和动态性，使得动物难以适应并维持清醒状态。这种设计有助于确保实验结果的准确性和可靠性。

温和刺激法的原理是在动物即将进入或正处于睡眠状态时，通过简单地外部干预将其唤醒。这种干预可以是轻触、声音、光线或其他任何能够打断睡眠的物理手段。例如，轻触动物的背部或四肢，敲击笼子，轻轻摇晃笼子，或者通过扬声器播放声音，刚好足以唤醒动物，但不足以吓到它们。

采用这种方法可以明显减少应激反应，也能避免过度运动，但是这种方法非常耗费人力，故较适合短时间地睡眠剥夺实验。

药物刺激法的原理是使用药物来干扰动物的睡眠周期。这些药物可以是兴奋剂，如安非他明，它们可以阻止动物进入睡眠状态；也可以是其他类型的药物，如抗抑郁药或抗组胺药，它们可以改变动物的睡眠结构。

此方法简单易行，操作方便，不需要特殊仪器。然而，药物刺激法也存在一些争议和限制。首先，它可能导致动物的生理和行为的改变，这些改变可能不仅仅是由于睡眠剥夺本身，而是药物的直接效果。其次，长期使用药物可能导致药物耐受性和依赖性的发展。此外，药物可能对不同种类的动物和不同睡眠阶段的影响不同，睡眠剥夺的效果及程度不易掌握。

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