动物行为实验指南丨啮齿动物睡眠水剥夺实验

该方法是研究睡眠功能及其对认知、情绪和神经健康影响的经典实验技术，主要通过改良多平台法（Modified Multiple Platform Method, MMPM）实现，利用动物对落水的本能恐惧来中断睡眠。MMPM是一种可靠、低应激的睡眠剥夺建模方法，通过周期性落水机制干扰动物睡眠，广泛用于睡眠障碍、情绪与认知功能研究。

实验原理

当啮齿动物（小鼠或大鼠）进入慢波睡眠（SWS）或快速眼动睡眠（REM）时，肌肉张力下降，站立不稳，会从平台滑入水中而被迫觉醒。通过反复打断睡眠过程，实现持续的睡眠剥夺，尤其可有效抑制REM睡眠（又称“矛盾睡眠”）。

雄性C57BL/6J小鼠（8周龄以上）饲养于12小时光照周期（上午7点开灯），自由摄取标准鼠粮和自来水。

矛盾睡眠剥夺（PSD）建模（小鼠）

采用改良多平台法对小鼠进行24小时睡眠剥夺，从上午9点开始。该方法已被证实可有效消除矛盾睡眠（PSD，即REM睡眠）并减少慢波睡眠（SWS）。

具体操作：

将小鼠从原有饲养笼（27.3 × 16.8 × 12.7 cm）转移至较大的聚碳酸酯笼（43.2 × 21.6 × 21.0 cm）；

笼内设置多个直径和高度均为2.54 cm的圆形PVC平台，平台间距足够大，防止小鼠在平台上躺卧或连续睡眠；

加入自来水至水面与平台顶端齐平；

每笼放置3–4只同窝小鼠，以减少社交隔离带来的应激影响。

对照组设置：

处理对照组：上午9点短暂抓取小鼠后立即放回原笼；

环境对照组：小鼠置于相同MMP装置中24小时，但不加水，以排除装置本身和转移操作的影响；

Fig1 大鼠MMPM示意图

- 小鼠睡眠水剥夺专用笼 -

实验准备（以大鼠为例）

多平台箱构建

制作一个无盖不透明塑料水箱（110×60×40 cm³）；

在底部固定15个圆形平台（高8 cm，直径6.5 cm），呈3行5列排列，行间距约13 cm，列间距约10 cm；

在箱体侧面设置排水口并安装水龙头；

配置铁丝网盖，并悬挂饲料盒。

动物分组与饲养：

使用8周龄、体重约200–210 g的雄性Wistar大鼠；

用记号笔标记尾根编号，称重后剔除过轻或过重个体，随机分为模型组和对照组；

将大鼠放入清洁笼具中，适应实验室环境至少3天，自由饮水进食。

MMPM建模流程（大鼠睡眠剥夺模型）

1. 建模时间：每日18:00至次日8:00，持续14小时，连续21天。

2. 装置准备：

使用定制塑料水箱（110×60×40 cm³），底部固定15个圆形平台（直径6.5 cm，高8 cm），呈3行5列排列，间距合理，确保大鼠可站立但无法躺卧休息。

向箱内注入约7 cm深的温水（25±3 °C），水面距平台顶端约1 cm。

安装铁丝网盖，悬挂饲料盒和水瓶，确保大鼠在平台上可获取食物和饮水。

3. 动物分组：

模型组：将大鼠放入水箱平台，通过落水惊醒实现睡眠剥夺；

对照组：同笼大鼠置于普通饲养笼中，正常作息，自由饮食。

- 小鼠睡眠水剥夺专用笼 -

4. 建模操作：

将模型组大鼠轻柔投入水中（非直接放于平台），激发其对水的恐惧，促使其主动爬上平台；大鼠在REM睡眠期因肌肉松弛会滑落水中而立即惊醒，从而实现选择性睡眠中断；

实验期间全程监控，防止大鼠长时间溺水；若某只大鼠落水超过1小时未爬回，立即取出并剔除；每日8:00结束实验，取出模型组大鼠，用吹风机吹干毛发，检查编号并补标，送回原笼休息，自由饮食。

5. 清洁与维护：

排空污水，彻底冲洗水箱每个角落；

用75%乙醇喷洒消毒，紫外灯照射30分钟以上，保持环境清洁。

优势特点

相比单平台法，多平台设计允许多只大鼠同箱共处，维持社交互动，显著降低应激；有效诱导REM睡眠剥夺，适用于研究睡眠剥夺对神经行为及认知功能的影响。

改良多平台法是一种可靠、低应激的睡眠剥夺建模方法，通过周期性落水机制干扰大鼠睡眠，广泛用于睡眠障碍、情绪与认知功能研究。

模型评估

所有测试在行为学实验室进行，避免噪音和强光干扰。优先进行旷场实验（OFT），因其对后续行为影响最小。

旷场实验（OFT）

1. 检查摄像机是否覆盖开阔场箱全区域并与工作站连接，调节光照消除阴影；

2. 将大鼠连笼带入行为室，适应至少1小时；

3. 用75%乙醇清洁场地，去除残留气味和粪便；

4. 抓起大鼠背部皮肤，轻放于箱中央，迅速撤离手臂；

5. 输入编号开始录像，记录5分钟内直立（rearing）和攀爬等垂直活动次数；

6. 结束后取出大鼠送回笼中，重复以上步骤完成全部动物测试。

高架十字迷宫（EPM）

1. 同OFT进行设备检查与动物适应；

2. 抓起大鼠背部皮肤，轻放于开臂与闭臂交界处，使其面向左侧开臂，迅速撤离；

3. 开始录像并记录进入各臂次数；若大鼠掉落，立即捡回并记录情况；

4. 5分钟后结束测试，取出大鼠送回笼中；

5. 清理排泄物，75%乙醇擦拭迷宫去味；

6. 重复操作直至全部完成。