快速眼动睡眠剥夺后大鼠电生理特征研究

摘要

睡眠剥夺作为极端睡眠减少的例子，可用于研究睡眠障碍的脑机制。默认模式网络（Default mode network, DMN）被认为是维持大脑静息状态功能活动的重要机制，广泛参与多种认知功能过程，以及睡眠和神经精神疾病过程。但选择性的快速眼动睡眠剥夺（Rapid eye movement sleep dprivation, REMD）对DMN网络的影响，目前还不清楚。
　　本文采用基于轻柔刺激基础上改良的低压力REMD法，对大鼠进行4小时的睡眠剥夺，并连续记录DMN脑区的局部场电位，对REMD前后的睡眠时相结构、脑电功率谱、DMN网络及网络属性改变进行分析，以期深入理解睡眠剥夺后DMN改变的神经机制。
　　主要研究结果如下：
　　1、睡眠时相分析发现，睡眠剥夺后快速眼动睡眠（Rapid eye movemen sleep, REM）时相出现回弹，主要表现在REM睡眠总时间和出现频率显著增加，反映了REMD后的恢复期内存在REM睡眠的代偿性反应。
　　2、功率谱分析发现，睡眠剥夺后，REM时相的γ频段功率谱表现为显著升高；非快速眼动睡眠（Non-rapid eye movemen sleep, NREM）时相，包括θ、α、β、γ频段的功率谱表现为显著降低。提示REMD后睡眠代偿的机制存在差异。
　　3、DMN分析发现，（1）睡眠剥夺后REM时相的δ频段以连接减弱为主，以前边缘皮层最显著；θ频段的后部子系统出现较强的连接增强，在海马和颞叶最显著。网络属性分析发现，δ频段聚类系数显著降低、特征路径长度显著升高、小世界属性显著降低；而θ频段与之相反。从整体上看，睡眠剥夺后δ和θ频段呈现逐渐恢复的趋势。
　　（2）睡眠剥夺后NREM时相在δ和θ频段都出现延时效应。δ和θ频段都以连接增强为主，在前边缘皮层和眶额叶最显著。网络属性分析发现，δ频段聚类系数显著升高、特征路径长度显著降低、小世界属性显著升高；而θ频段并无明显变化。从整体上看，δ频段呈现随着睡眠恢复的趋势。REM和NREM时相DMN的改变提示REMD对不同睡眠时相网络信息传递效率的影响明显不同。
　　本文基于大鼠睡眠剥夺模型，在电生理层面上阐释了 REMD对 REM和NREM时相DMN网络及网络属性的影响，支持了睡眠在维持大脑功能网络过程中发挥重要作用的观点，为理解睡眠的网络机制提供新的理论基础，也有助于进一步理解睡眠障碍的神经机制。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 睡眠概述

1.2 睡眠剥夺

1.3 本文结构安排

第二章 实验设计与数据采集

2.1 实验方案与流程

2.2 实验动物准备及电极植入

2.3 快速眼动睡眠剥夺

2.4 数据采集与选取

2.5 数据分析与统计

2.6 本章小结

第三章 睡眠时相与功率谱分析

3.1睡眠时相分析

3.2 睡眠脑电功率谱分析

3.3 分析与讨论

3.4 本章小结

第四章 睡眠脑网络研究

4.1 REM时相的脑网络研究

4.2 NREM时相的脑网络研究

4.3 分析与讨论

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果