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详细介绍大鼠睡眠脑电图的分析方法

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脑电图(EEG)反映了脑的自发电活动,体现了皮层神经元群树突突触后的总和电位变化,是无数神经元群兴奋-抑制的综合。这是由大脑皮层神经元自身特点决定的。目前认为,脑电图可以提供睡眠各阶段情况,能有效的反映睡眠质量。

近年来,国外有不少文献报道应用慢性埋置电极检测动物皮层脑电信号,分析不同条件下自由活动动物的睡眠变化。国内也有此类报道,其中大鼠、猫和家兔是此类实验的常用动物。显然,利用这种在体动物实验方法,通过分析处理脑电信号,可以获得药物睡眠或生理睡眠过程中睡眠各参数的变化值,从而较深入地了解药物作用效果,研究药物作用机制。

下面详细介绍一下一般的睡眠脑电图分析方法:

大鼠睡眠-觉醒周期分为:

1. 觉醒(Wake) 以低幅快波EEG和明显的肌电活动为特征;

2. 睡眠(Sleep) 肌电明显减少,以EEG中出现梭形波(σ波,10~15 Hz)、K复合波为开始。睡眠状态又由浅入深,被分为浅睡、慢波睡眠、异相睡眠。

浅睡眠(light sleep)即发生睡眠的起始阶段。大脑皮层EEG逐渐出现较短暂的梭形波和明显的K复合波,以第一个梭形波或K复合波为睡眠或浅睡的开始。在此阶段,EMG已经显著减少。

慢波睡眠(SWS) 以梭形波和高幅慢波(δ波,0.5~5 Hz)为特征,该期肌电进一步减少。若每一分段中,高幅慢波少于50%,且持续时间大于30 s则此阶段为慢波睡眠Ⅰ期(SWSⅠ);若超过50%者为慢波睡眠Ⅱ期(SWSⅡ),相当于深睡状态,即深慢波睡眠(dSWS)。

SWS期的结束大致有三种情况:

(1)皮层EEG快速转变为低幅快波,并伴随大鼠起身活动或者磨牙,肌电明显增加,此时为觉醒期;

(2)SWS逐渐变浅,表现为波幅逐渐降低,慢波逐渐被梭形波和低幅快波取代,当持续时间大于30 s时,认为该SWS期结束,但仍在睡眠状态下,即属于浅睡眠;

(3)EEG转变为θ节律,认为该SWS期结束,进入PS期。

异相睡眠(PS) 以低幅快波(θ波,6~9 Hz)的脑电为主要特征,几无明显的肌电。

至于EEG中每个波形的确定,如σ波、δ波等,可以用仪器自带的“频谱分析”进行确认。

根据睡眠-觉醒周期的分析结果,统计每只大鼠在给药后一定时间(3 h到12 h不等)内各睡眠时相的发生潜伏期(latency)、每次持续时间(mean episode duration)、总持续时间(total duration)和占总睡眠时间的比率(ratio in total sleeping time)。其中,总睡眠时间(total sleeping time,TST)包括浅睡(light sleep)、SWSⅠ、SWSⅡ和REMS。

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