脑声常谈：动物模型构建与评估丨大鼠失眠模型
慢性温和应激（CMS）模型
CMS模型通过让大鼠长期暴露于一系列温和但不可预测的应激源来诱导类似失眠的状态。这些应激源包括但不限于食物和水的短缺（如禁食12-24小时、禁水6-12小时，随机安排在不同时间进行）、昼夜颠倒（定期改变光照周期，如每3-4天颠倒一次光照和黑暗时间，使大鼠生物钟紊乱）、潮湿环境（将大鼠饲养笼底部铺上湿布，保持一定时间，如24-48小时）、噪音干扰（在大鼠饲养环境中播放高分贝噪音，如80-100分贝的白噪音，每天持续1-2小时）、限制活动空间（将大鼠置于狭小的笼子中数小时，如4-6小时）等。这些应激源通常持续施加2-4周或更长时间，以模拟慢性应激对大鼠睡眠的影响。
CMS模型基于慢性应激能够干扰机体的生理和心理稳态，进而影响睡眠调节机制的原理。该模型的特点是能够较好地模拟人类失眠中常见的慢性应激因素，诱导出稳定的睡眠障碍，表现为睡眠潜伏期延长（入睡困难）、睡眠持续时间缩短、睡眠结构紊乱（如快速眼动睡眠（REM）和非快速眼动睡眠（NREM）比例失调）等。同时，CMS模型还可以引起大鼠焦虑样行为增加、认知功能下降等伴随症状，类似于人类失眠患者常伴随的情绪和认知问题，因此在失眠研究中广泛应用，有助于深入了解慢性应激相关失眠的发病机制和探索潜在的治疗方法。
药物诱导模型
咖啡因诱导模型
通过给大鼠注射或灌胃一定剂量的咖啡因来干扰其睡眠。常用剂量为每千克体重30-100毫克咖啡因，给药时间一般选择在大鼠的活动期（通常为夜间，对于夜行性大鼠），可以单次给予较高剂量或多次给予较低剂量，连续给药数天至数周，以诱导睡眠障碍。在该模型中，大鼠表现出睡眠潜伏期明显延长，入睡困难，睡眠过程中觉醒次数增加，总睡眠时间减少，睡眠结构改变（如NREM睡眠减少，REM睡眠可能也受到影响）等症状。
对氯苯丙氨酸（PCPA）诱导模型
操作过程：PCPA是一种色氨酸羟化酶抑制剂，通过抑制5-羟色胺（5-HT）的合成来诱导失眠。通常以每千克体重300-500毫克的剂量对大鼠进行腹腔注射，一次给药后观察数天至数周，以评估其对睡眠的影响。
睡眠剥夺模型
完全睡眠剥夺：采用多种方法防止大鼠入睡，如轻柔触摸（当大鼠表现出困倦迹象，如眼睛闭合、身体蜷缩时，用软毛刷或手指轻轻触碰大鼠，使其保持清醒，但要注意避免过度刺激造成应激或伤害）、强迫运动（将大鼠置于转轮或活动平台上，当大鼠停止运动或有入睡迹象时，通过轻微转动转轮或平台使大鼠被迫运动，保持清醒）、水盘法（在大鼠笼底放置浅盘，盘中盛水，使大鼠站在水中，由于不适而难以入睡，但要注意水温和水深，避免大鼠着凉或溺水）等。这些方法可以单独或组合使用，持续时间从数小时到数天不等，一般连续睡眠剥夺24-72小时后即可观察到明显的睡眠相关指标变化。
部分睡眠剥夺：通过限制大鼠的睡眠时间来模拟人类部分睡眠剥夺的情况。例如，采用改良的多平台水环境法，在大鼠笼内放置多个小平台（平台直径一般为5-7厘米，平台间距大于大鼠体长，使大鼠不能同时接触两个平台），水面略低于平台高度，大鼠在平台上可以休息但不能进入REM睡眠（因为REM睡眠时肌肉松弛，大鼠会掉入水中而惊醒），从而选择性地剥夺REM睡眠；或者采用定时干扰法，在大鼠睡眠周期的特定阶段（如REM睡眠期或NREM睡眠期）通过声音、光照或轻微震动等刺激将其唤醒，每天进行一定次数和时长的干扰，持续数周，以模拟长期部分睡眠剥夺对大鼠睡眠和生理功能的影响。
行为学检测方法
多导睡眠图（PSG）监测
监测原理与方法：PSG是评估睡眠的“金标准”方法，在大鼠模型中同样适用。通过在大鼠头部和身体上植入电极，记录脑电图（EEG）、肌电图（EMG）和眼电图（EOG）等生理信号，以监测大鼠的睡眠-觉醒状态和睡眠结构。EEG电极记录大脑神经元的电活动，用于区分不同的睡眠阶段（如觉醒、NREM睡眠和REM睡眠），不同睡眠阶段具有特征性的EEG波形模式，如觉醒时EEG表现为低振幅、高频率的β波和γ波；NREM睡眠分为浅睡期（脑电图出现θ波）和深睡期（出现高振幅、低频率的δ波）；REM睡眠时EEG类似于觉醒状态，但伴有快速眼球运动和肌肉松弛，EMG信号减弱。EOG电极则用于检测眼球运动，帮助准确判断REM睡眠阶段。监测过程通常持续数小时至数天，以获取大鼠在正常睡眠和失眠状态下的完整睡眠周期数据。
评估指标及意义：主要评估指标包括睡眠潜伏期（从开始记录到首次进入睡眠状态的时间）、总睡眠时间（NREM睡眠和REM睡眠的总和）、睡眠效率（总睡眠时间与记录时间的百分比）、各睡眠阶段的持续时间和比例（如NREM睡眠各期和REM睡眠占总睡眠时间的比例）、觉醒次数和觉醒时间等。这些指标可以全面反映大鼠的睡眠质量和睡眠结构变化。在失眠模型大鼠中，通常表现为睡眠潜伏期延长，表明入睡困难；总睡眠时间减少，反映睡眠总量不足；睡眠效率降低，说明睡眠过程中觉醒频繁，睡眠片段化；REM睡眠和NREM睡眠比例可能失调，如REM睡眠减少或REM睡眠潜伏期缩短、REM睡眠期觉醒次数增加等，这些变化与人类失眠患者的睡眠特征相似，通过PSG监测可以准确诊断失眠模型的有效性，并评估药物或其他干预措施对睡眠的改善效果。
昼夜节律实验
将大鼠置于检测箱，设置为光/暗节律12h/12h（8:00至20:00为光照，20:00至次日8:00为黑暗），保证自由摄食进水。安静环境中，自动监测大鼠24h自发活动行为。分别观察大鼠在24h内每个整点时刻起10min内的活动情况，统计大鼠光照活动累计时间、黑暗活动累计时间和总活动时间，分析大鼠黑暗与光照活动时间差异。模型组大鼠光照、黑暗活动累计时间和活动总时间延长。
空白组大鼠精神状态良好，毛发富有光泽，皮肤白净，口唇爪甲淡粉色，白天精神弱于夜间，白天喜卧，夜间好动；注射PCPA后大鼠毛发枯糙、皮肤暗淡、狂躁不安，对外界刺激异常敏感，易惊恐好斗，攻击性强，白天睡眠明显减少甚至消失，表明造模成功。