（生物医学工程专业论文）大鼠睡眠特性分析和催眠药物筛选方法的建立.pdf

j药物对海马结构的影响，可能成为判断药物对学习记忆是否产生副作用的一种方法。本文建立的另外两种镇静催眠药物筛选方法是：计算机控s l i d , 鼠抖笼活动定量分析方法和侧脑室注药检测药物对海马齿状回诱发电位作用的药理实验方法。前者可以快速有效地对中药各阶段的提取物做镇静催眠作用的初步测试和筛选：后者则可对药物提取的有效成分作深入的作用机制的研究。应用这两种方法对酸枣仁皂甙a 的测试结果表明，该药物成分对于中枢神经系统具有一定的抑制作用，并且可能主要对于突触前机制介导的神经元兴奋性具有抑制作用。总之，本文综合应用计算机数据采集和信号分析处理技术、动物在体大脑皮层和大脑深层海马组织自发电位和诱发电位检测技术、以及其它药理实验技术，研究了不同条件下大鼠睡眠过程的特性，建立了中枢神经系统镇静催眠药物测试的一些方法，研究工作的主要创新之处有：( 1 ) 建立了详细的分析指标，将睡眠剥夺后的恢复期生理睡眠与药物睡眠进行对照实验，在两种睡眠的睡眠量均比基线记录明显增加的前提下，利用时域和频域分析方法，揭示了两者之间的区别，从而说明药物睡眠影响睡眠质量的可能原因；( 2 ) 建立了应用小波时频变换法分析脑电信号睡眠纺锤波的算法，该方法可以揭示常用e e g 功率谱分析无法反应的纺锤波时频信息，以及纺锤波在上述不同睡眠过程中的变化特性；( 3 ) 研究了瞌睡状态下海马诱发电位的变化特征，发现了齿状回诱发电位p s 值和e p s p 值之间的一种负相关变化关系，及其与大脑皮层电位的同步化和去同步化之间的关系；( 4 ) 应用在体脑室注药检测海马齿状回诱发电位的方法，说明鹾枣仁皂甙a 可能对于突触前机制介导的神经元兴奋性具有一定的抑制作用。i关键词：，催眠药物；睡眠；k 眠剥夺；j 扛h ：睡眠时相：功率谱：小波变换：纺锤波海泉齿状回爷诱发电位；费廷；酸枣仁皂甙a ；七叶甙；抖笼测试。s t u d y i n gt h ep r o p e r t i e so fr a ts l e e p s d e v e l o p i n gt h es e d a t i v ea n dh y p n o t i cd r u gs c r e e n i n gm e t h o d sa b s t r a c tag o o dp h y s i o l o g i c a ls l e e ph a st h ef u n c t i o no fr e s t o r i n gp h y s i c a le n e r g ya n db r a i ne n e r g yi nh u m a nb e i n gh o w e v e r , as l e e pe v o k e db yh y p n o t i c ( t h ed r u gs l e e p )a l w a y sh a ss o m es i d ee f f e c t s ，s u c ha sa g g r a v a t i n gt h ef e e l i n go fd a z ea n dw e a r i n e s st h a tc a u s e db yi n s o m n i ae v e na f t e rt h ed m gs l e e p s o , i fw ec a nb r i n gt ol i g h tt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h ep h y s i o l o g i c a ls l e e pa n dt h ed r u gs l e e pu s i n gp h a r m a c o l o g i c a lm e t h o d s ，i tw i l lb eh e l p f u lt ot h ed e v e l o p m e n to fn e ws a f e rh y p n o t i cw i t hf e ws i d ee f f e c t sh o w e v e r ，d o m e s t i c a l l ym o s to ft h ep h a r m a c o l o g i c a lm e t h o d st h a th a v eb e e nu s e dt os c r e e nh y p n o t i c ，e s p e c i a l l yt h ec h i n e s em e d i c i n e s 、a r et h eb e h a v i o re x p e r i m e n tm e t h o d st h e yc a no n l yp r o v i d es o m ep r e l i m i n a r yi n f o r m a t i o ns o ，b yr e c o r d i n gt h ec o r t i c a le e ga n dt h eh i p p o c a m p a le e gi nf r e e l ym o v i n gr a t s ，w ed e v e l o p e dam e t h o dt oa n a l y z et h ep r o p e r t i e si nt h er a ts l e e p su n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n su s i n gt h et e c h n o l o g yo f c h r o n i ce l e c t r o d ei m p l a n t i n ga n dt h et e c h n o l o g yo fc o m p u t e rs i g n a lp r o c e s s i n g w i t ht h i sm e t h o dw ec o m p a r e dt h ep r o p e r t i e sb e t w e e nt h ed r u gs l e e pe v o k e db yd i a z e p a ma n dt h er e c o v e r yp h y s i o l o g i c a ls l e e pa f t e r8h o u r ss l e e pd e p r i v a t i o ni nr a t s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h et i m eo fs l o ww a v es l e e pa n dt h et i m eo fp a r a d o x i c a ls l e e ps i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dw h i l et h et i m eo fw a k es i g h t f i c a n t l yd e c r e a s e dd u r i n gb o t ho ft h et w os t e e pr e c o r d i n g sc o m p a r i n gw i t ht h e i rb a s e l i n er e c o r d i n g s b u tt h es w i t c h e sa m o n gt h ed i f f e r e n tb e h a v i o rs t a g e sa p p e a r e dm o r ef e q u e n f l yd u r i n gt h ed i a z e p a me v o k e ds l e e p s t h ep o w e rs p e c t r a ld e n s i t yo s d ) o fe e gd u r i n gt h er e c o v e r ys l e e pa f t e rs l e e pd e p r i v a t i o ni n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yh o w e v e r , t h ep s do fe e gi nl o w e rf r e q u e n c yb a n ds i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e di nt h ed i a z e p a ms l e e pc o m p a r i n gw i t hi t so w nb a s e l i n es l e e pa n di tc a u s e dt h eg r a v i t yf r e q u e n c yi nt h ee e go fd i a z e p a ms l e e ps h i f tt ot h eh i g h e rf r e q u e n c yb yu s i n gt h ew a v e l e tb a s e dt i m e f r e q u e n c yt r a n s i t i o nm e t h o dw ea n a l y z e dt h es l e e ps p i n d l e si ne e gd u r i n gs l o ww a v es l e e p sw ef o u n dt h a tt h ea v e r a g ed u r a t i o no f t h es l e e ps p i n d l ei nt h ed i a z e p a ms l e e pw a ss i g n i f i c a n t l yl e n g t h e n e d ，w h i c hw a ss i m i l a rt ot h ec h a n g eo ft h es l e e ps p i n d l e si nt h ei n t e r m e d i a t es t a g ew h e nt h es l o ww a v es l e e pt r a n s i t e dt ot h ep a r a d o x i c a ls l e e pw ee x p l a i n e dt h e s er e s u l t sw i t ht h em e c h a n i s mo fd i a z e p a m sa c t i o no nc e n t r a ln e r v o u ss y s t e ma n dt h em e c h a n i s mo fs l o ww a v e sa n ds p in d l e sw ea ls os t u d i e dt h ed r u gs l e e pa f t e rt h ea d m i n is t r a t i o no fn o t o g i n s e n o s i d e ，a ne x t r a c d v ec o m p o s i t i o nw i t hs e d a t i v ee f f e c tt h a tw a sg o tf r o mak i n do fc h i n e s eh e r b a lm e d i c i n et h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h en o t o g i n s e n o s i d ec o u l di n c r e a s et h es l o ww a v es l e e pa n dl e n g t h e nt h ea v e r a g ed u r a t i o no fe a c hs l e e ps t a g eb u ti td i dn o tc h a n g et h ep s do f e e gm u c hw i t hs i m u l t a n e o u s l yr e c o r d i n go ft h ec o r t i c a le e ga n dt h ee v o k e dp o t e n t i a lsi nt h ed e n t a t eg y m si nf r e e l ym o v i n gr a t s ，w ef o u n dt h a tu n d e rd o z i n gs t a t et h e r ew a sak i n do fn e g a t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e ne p s p sa n dp s so ft h ee v o k e df i e l dr e s p o n s e si nd e n t a t eg y r u s a n dt h i sp h e n o m e n o nw a sc o r r e l a t e dw i t ht h es y n c h r o n i z a t i o na n dd e s y n c h r o n i z a t i o no ft h ec o r t i c a le e gt h a ti n d u c e db yt h ea c t i v i t i e so ft h em i d b r a i nr e t i c u l a rf o r m a t i o na f t e rt h ea d m i n i s t r a t i o no fu r e t h a n e ，t h en e g a t i v ec o r r e l a t i o nc h a n g eb e t w e e ne p s p sa n dp s sw a sw e a k e n e di tm a yb ec a u s e db yt h em e c h a n i s mt h a tw h e nt h em i d b r a i nr e t i c u l a rf o r m a t i o ni n d u c e dc o r t i c a ld e s y n c h r o n i z a t i o nt h r o u g ht h et h a l a m o c o n i c a ll o o p ，i ts i m u l t a n e o u s l ye x c i t a t e da l li n h i b i t o r yp a t hw h i c ha c t e d0 1 2t h eb o d i e so fd e n t a t eg r a n u l ee e l i sa n dd e c l i n e dt h ee x c i t a b i l i t yo fg r a n u l ec e l lst h en e g a t i v ec o r r e t a t i o nc h a n g em a yb ea ni n d i c a t i o no ft h ea c t i v i t yi nt h ed e n t a t eg y m sw h i l et h er a tn a t i v e l ye n t e r st h es t a g eo f h y p n o s iso rd o z eo t h e rt w ok i n d so fh y p n o t i cd r u gs c r e e n i n gm e t h o dw e r ed e v e l o p e di nt h ep a p e r o n ew a st h ej i g g l ec a g et e s to fm o u s eb e h a v i o ra c t i v i t yt h eo t h e rw a st oa s s e s st h ee f f e c to fad r u go nt h ec e n t r a ln e r v o u ss y s t e mb yt e s t i n gt h ee v o k e dp o t e n t i a li nd e n t a t eg y r u sa f t e rt h ed r u gw a sd i r e c t l ya d m i n i s t e r e di n t r a c e r e b r o v e n t r i c u l a r l yb yu s i n gt h ef o r m e rm e t h o dw ec a l lp r e l i m i n a r i l yt e s tt h es e d a t i v ea n dh y p n o t i ce f f e c to fa n ye x t r a c t i v ec o m p o s i t i o n sw h i c ha r eg o ti nt h ed i f f e r e n te x t r a c t i n gs t a g eo f c h i n e s em e d i c i n e b yu s i n gt h el a t t e rm e t h o dw ec a b s t u d yt h em e c h a n i s mo fd r u ga c t i n go nt h ec e n t r a ln e r , o u ss y s t e m s ow eu s e db o t hm e t h o d st ot e s tt h ee f f e c to fi u j u h o s i d ea j u a ) ，ac o m p o s i t i o no fac h i n e s eh e r b a lm e d i c i n e ，s h u a n z h a o r a nt h er e s u l t ss h o w e dt h a ti u am i g h th a v es o m ei n h i b i t o r ye f f e c to nt h eg r a n u l ec e l le x c i t a b i l i t yt h a tm e d i a t e db yp r e s y n a p t i cm e c h a n i s mi naw o r d ，b yu s i n gt h et e c h n o l o g yo ft h ec o m p u t e rs i g n a lr e c o r d i n ga n ds i g n a lp r o c e s s i n g ，t h et e c h n o l o g yo fc h r o n i ce l e c t r o d ei n d w e l l i n ga n dt h et e c h n o l o g yo fp h a r m a c o l o g i c a le x p e r i m e n tm e t h o d s ，w es t u d i e dt h ep r o p e r t i e si nt h er a ts l e e p su n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n sa n ds e tu ps o m et e s tm e t h o d st oa s s e s st h ee f f e c t so ft h es e d a t i v eo rh y p n o t i co nt h ec e n t r a ln e r v o u ss y s t e m t h ef o l l o w i n g sa r et h em a i no r i g i n a lp o i n t si nt h ep a p e r ( 1 1s e tu pas e r i e so f d e t a i li n d e x e sa n dc o m p a r e dt h ep r o p e r t i e so f t h er e c o v e r yp h y s i o l o g i c a ls l e e pa f t e rs l e e pd e p r i v a t i o nt ot h ep r o p e r t i e so fd r u gs l e e ps o ，t h ed i f f e r e n c e si nt i m ea f e aa n di nf r e q u e n c ya r e ab e t w e e nt h et w ok i n d so fs l e e pw e r er e v e a l e du n d e rt h es i m i l a rp r e c o n d i t i o no fs l e e pi n c r e a s i n g t h e r e f o r et h ep o s s i b l ec a u s a t i o no fl o ws t e e pq u a l i t yi nd r u gs l e e p sc a nh es h o w e d ( 2 ) d e v e l o p e da na r i t h m e t i ct oa n a l y z et h es l e e ps p i n d l e sb yu s i n gt h em e t h o do fw a v e l e tt r a n s f o r mt h et i m e f r e q u e n c yq u a l i t yo ft h es l e e ps p i n d l e sa n di t sc h a n g e sw i t hd i f f e r e n ts t e e pc o n d i t i o n sc a nb er e v e a l e db yt h ea r i t h m e t i ct h ei n f o r m a t i o nc a nn o tb er e v e a l e db yt r a d i t i o n a la n a l y s i sm e t h o do f p o w e rs p e c t r ad e n s i t y ( 3 ) s t u d i e dt h ec h a n g e so ft h ee v o k e dp o t e n t i a l si nt h er a td e n t a t eg y m su n d e rd o i n gs t a t ea n df o u n dak i n do fn e g a t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e ne p s p sa n dp s so ft h ee v o k e df i e l dr e s p o n s e si nd e n t a t eg y m s ，w h i c hi sc o r r e l m e dw i t ht h es y n c h r o n i z a t i o na n dd e s y n c h r o n i z a t i o no ft h ec o m c a le e g ( 4 ) d e t e c t e dt h ee f f e c to fl u j u b o s i d eao nc e n t r a ln e l v o u ss y s t e mb yu s i n gt h em e t h o do ft e s t i n ge v o k e dp o t e n t i a li nd e n t a t eg y m sa f t e rt h ed r u gd i r e c t l yi n j e c t e di n t r a c e r e b r o v e n t r i c u l a r l yk e yw o r d s ：h y p n o t i c ，s l e e p ，s l e e pd e p r i v m i o n ，e e gs l e e ps t a g e ，t h ep o w e rs p e c t r a ld e n s i t y ，w a v e l e tt r a n s l a t i o n ，s l e e ps p i n d l e ，h i p p o c a m p u s ，t h ed e n t a t eg y m s ，e v o k e df i e l dp o t e n t i a l ，d i a z e p a m ，j u j u b o s i d ea ，n o t o g i n s e n o s i d e ，t h e j i g g l ec a g et e s t j：；ij：砷= =1j：d z pe e ge p s pf f th i p ph v s wi p s pi sj u al v f wp p fp p f rp sp s ap s dp s lr e r o cr s s ds a ls w sw t缩略词d i a z e p a m ，地西泮( 安定)e l e c t r o e n c e p h a l o g r a m ，脑电图t h ee x c i t a t o r yp o s t s y n a p t i cp o t e n t i a l ，兴奋性突触后电位t h ef a s tf o u r i e rt r a n s f o r m s ，快速付立叶变换t h eh i p p o c a m p u s ，海马t h eh i g hv o l t a g es l o ww a v e ，高幅慢波t h ei n h i b i t o r yp o s t s y n a p t i cp o t e n t i a l s ，抑制性突触后电位t h ei n t e r m e d i a t es t a g e ，( s w s 睡眠到r e m 睡眠的) 过渡阶段j u j u b o s i d ea ，酸枣仁皂甙at h e l o wv o l r a g ef a s tw a v e ，低幅快波p a i r e d p u l s ef a c i l i t a t i o n ，双刺激增强效应t h er a t i oo fp a i r e d p u l s ef a c i l i t a t i o n ，第二诱发电位响应与第一诱发电位的比值t h ep o p u l a t i o ns p i k e ，群峰电位p sa r e a ，群峰电位面积t h ep o w e rs p e c t r a ld e n s i t y ，功率谱密度p sl a t e n c y ，群峰电位发生的潜伏期s l e e pw i t hr a p i de y em o v e m e n t s ，快动眼睡眠t h er i g h to c c i p i t a lc o r t e x ，大脑皮层右侧枕叶t h er e c o v e r ys l e e pa f t e rs l e e pd e p r i v a t i o n 睡眠剥夺恢复期睡眠s a ti n e ，生理盐水s l o ww a v es l e e p ，慢波睡眠t h ew a v e l e tt r a n s f o r m s ，小波变换；浙江大学博士学位论文月| j舌目的意义：觉醒和睡眠的周期性变化是人和高等动物依赖于中枢神经系统，维持正常生理功能的一种普遍生理现象，人的一生大约有三分之一的时间化芷睡眠上，睡眠可以使人的体力和脑力得到恢复( h o b s o nja 1 l a n ，1 9 9 5 ) ，因此盯于人的身心健康具有重要的作用。虽然睡眠具有平静、安祥的外部表现，并且大脑在此期f 司也失去了对外界刺激的响应功能，但大脑在睡眠期的活动并未停止，在某些睡眠阶段( 如异相睡眠期) ，脑各个部分的血流量还比觉醒时期明显增加( 左成业等，t 9 8 9 ) 。许多研究表明，睡眠还与高级思维、学习记忆等活动有关，在睡眠期间，大脑可咀重新组织新的学习材料，选择有用的韶分送行记忆和存储处理，还可以对己存储的记忆信息进行不断刷新，以便长期保留。另外，睡眠还使觉醒时神经网络系统消耗的神经递质含量得到恢复。总之，睡眠期大脑的正常生理活动对于人的学习记忆和脑力的恢复具有重要的意义，由于睡眠期大脑的处理工作，使人在充足的睡眠之后，感觉精力充沛、反应敏捷，具有较高的工作效率。然而，由于现今社会种种因素的影响，例如：工作压力的增加、生活节奏的加快，活动规律的变化等，使得失眠现象越来越普遍，成为较常见的一种睡眠障碍。某些发达国家( 妇美国、加拿大等) 在7 0 年代就出现了睡眠障碍医疗中心，治疗和研究各类睡眠障碍，在医学界也出现了一个新的理论分支一一睡眠学( s o m n o l o g y ) ( 左成业等，l 9 8 9 ) 。但至今为止，治疗失眠症的最常见的方法就是使用安眠药物。失眠会使人感觉头脑发昏，注意力不集中，催眠药物虽然能使人进入睡眠状态，但睡醒后仍然会出现头昏、乏力、困倦、精神不振等现象，而且，大多数睡眠药物还会加重这种状况( 杨藻宸，t 9 9 3 ) ，并且产生药物依赖性等不良反应，使得药物引起的睡眠( 药物睡眠) 不能很好地恢复脑力。因此，提供药效显著、副作用小、安全的镇静催眠药物一直是医药卫生领域的一项重要任务，其中，建立快速有效，能正确反应药物作用效果的药理学实验方法对药物进行筛选和评价，又是关键的一项工作。但是，目前国内镇静催眠药物药理学研究方法多数使用的是行为学观察法，只能提供初步的药效评价信息。特别是对于镇静催眠中药的研究，我们曾经在2 0 0 0 年9 月作过有关国内研究的查新工作，结论是：有关中药对中枢神经系统药理作用方面的工作均只涉及行为学方面的研究。因此，本文工作的目的浙江大学博士学位论文是利用先进的检测和分析技术，考察生理睡眠和镇静催眠药物引起的药物睡眠的特性和区别。建立和开发镇静催眠药物药效评价和药物作用机制的研究方法，这对于推进和指导我国此类药物的开发工作具有重要的意义。镇静催眠药物药理学研究方法简介：中枢冲经系统镇静催眠药物药理学研究方法可吼分为行为学观察法、神经电生理实验法和神经系统生物化学分析法。其中，行为学观察法是通过仪器或人工目测考察药物引起中枢神经系统抑制或兴奋时动物自主活动量的减弱或增加情况，常用的方法有：抖笼法、旷野实验法、活动计数法、光电管法和转轮法等。这类方法可以直接明了地反应药物作用的效果，适用于药效的初步评价。抻经电生理方法是利用神经系统电信号检测、神经元突触回路电信号诱发、微电极记录和膜片钳等多种技术，记录不同层次中枢神经系统电生理信号，如：大脑皮层脑电信号、各种脑组织神经元群体的场电位信号、单个神经细胞的膜电位信号，以及神经细胞膜上离子通道的电流信号等，分析这些电生理信号在药物作用下的变化情况，从而研究药物作用效果和作用机制。神经系统生物化学分析法则是利用各种生化检测技术，考察药物对中枢神经系统不同脑组织部位各种生化成分，特别是砷经递质的影响情况。可见，各种药理实验方法考察指标的性质不同，可以从不同角度和层次反应药物作用的情况。本文所建立和应用的实验方法属于神经屯生理和行为学方法。坤经电生理研究( 从整体到离子通道) 有多个层次的方法，但大致可咀分成离体( i nv i ! t o )和在体( i nv i v o ) 两大类。其中，脑组织切片离体孵育法和膜片钳离子通道法等属于离体研究法，这些方法的优点是( t e y e rt j ，l 9 8 0 ) ：不存在血脑屏障，能灵活改变灌流液成分，药物施加和洗脱速度快，容易控制灌流药物浓度以建立量效关系并能清楚地观察到神经组织或神经细胞的形态，正确掌握药物作用部位和信号检测部位，可以观察神经系统单一突触回路细胞群体，到神经细胞膜单个离子通道等不同层次上的反应。但离体研究方法要求使用的药物成分比较单一，特别适用于各种神经受体的激动剂和拮抗荆作用机理的研究。对于中药粗提物或中药煎剂，受其中杂质和理化特性( 杂质颗粒、药物的酸碱度等)的影响，将干扰离体实验结果的评价( 方文贤，1 9 9 6 ) 。在体电生理研究方法的优点是能够在中枢神经系统各种联系和回路完整的情况下研究药物作用的效果和机制，也可以考察用药以后的吸收过程，以及是否能够通过血脑屏障等情况，在离体实验中得到的药效分析结果最终也需要在体实验进一步证实。在体实验还可使用灌胃、腹腔注射、静脉注射、脑室灌注、脑组织微透析等各种不同的施药方式，来考察不同制剂的药效反应。在体实验一般可分为非麻醉状态下的清醒动物实验法和麻醉状态下的动物2浙江大学博士学位论文实验法，也分别称为慢性实验和急性实验。本文中使用的研究方法：本文将使用清醒自由活动大鼠电生理记录和分析方法，研究不同条件下睡眠时相和大脑皮层e e g 信号的功率谱和纺锤波的变化情况，以及大鼠瞌睡静卧状态下海马齿状回诱发电位的变化特征。并建立和应用新型抖笼小鼠行为测定法测试中药提取物的药效。应用麻醉大鼠脑室灌注药物法检测药物对海马齿状回诱发电位的影响。主要内容如下：( l ) 自由活动大鼠睡眠时相和e e g 信号特征分析：1 9 5 3 年美国研究人员n k 】e i t m a n 和他指导的研究生e a s e r i n s k y 发现了睡眠过程存在着不同的时相，这以后，应用脑电信号区别和研究不同睡眠阶段的方法得到迅速发展。根据人在睡眠过程中的脑电变化特征。可将睡眠分成两大时相：即慢波睡眠和快波睡眠，而慢波睡眠由浅到深可划分为4 个期：第一期为打吨浅睡，此时脑电信号中a 波逐渐减少，呈现平坦化趋势，低振幅的0 波和8 波不规则地夹杂在一起；第二期为浅睡期，此时脑电信号中出现少量6 波，并有睡眠纺锤波和k 一复合波；第三期为中度睡眠期，脑电呈现高幅6 波；第四期为深睡期，脑电信号中连续出现高幅6 波。快波睡眠是比慢波睡眠更为深沉的睡眠，但此时脑电信号却呈现出与清醒时相似的低幅快波形式，同时眼电信号显著增强( 许绍芬1 9 9 0 ：兰胜作1 9 9 9 ) 。动物和人类的睡眠时相有所不同，两栖类和爬行类都只有慢波睡眠，而没有陕波睡眠，到了鸟类，开始出现快波睡眠，较低级的哺乳动物睡眠分两期，即相当于人类的馒波睡眠第四期和快波睡眠，而灵长目动物的睡眠时相与人类接近。近年来，国外有不少文献报道了应用慢性埋植电极检测大鼠皮层脑电信号，分析不同条件下自由活动大鼠睡眠变化的研究工作( b s c h w i e r i ne l ：a 1 1 9 9 9 ：c i n d yl e ta 1 2 0 0 0 ：k o i c h is a i t o i le ca 1 1 9 9 9 ) ，国内也有此类报道( 施蕾等，1 9 9 9 ) 。显然利用自由活动大鼠的在体动物实验方法，通过脑电信号的分析处理，可以同时获得药物睡眠或生理睡眠过程中动物睡眠时相参数和e e g 信号中反应大脑各区域神经组织活动情况的多种信息，从而较好地了解药物作用的效果研究药物作用的机制。而且，对于自由活动大鼠可以方便地采用灌胃、注射等多种用药方法，便于建立与人体用药方式相似的药物评价模型。因此本文首先建立了大鼠慢性电极埋植、同时检测大脑皮层电位和海马自发电位或诱发电位的实验方法。其次利用信号处理技术。计算了一系列3渭h调一门遗麓h弓甜碍10习一1f：ya盯备o0haj。i：jc、；i。l目；iiti浙江大学博士学位论文大鼠睡眠时相( 时域) 指标和功率谱( 频域) 指标，用于分析各睡眠期长短、总的时间过程、各睡眠期之间的切换等信息，了解和评价睡眠质量，并分析与脑电信号各成分相关的脑组织活动的强弱。本文还应用近年来发展起来的小波变换法分析了不同条件下睡眠期e e g 纺锤波信号的特征，这方面的工作还未见报道。本文利用所建立的实验技术和分析算法对安定( d i a z e p a m ，地西泮) 引起的药物睡眠和睡眠剥夺后引起的生理睡眠，以及镇静安神中药七叶甙( 七叶神安片) 作用下的睡眠进行了分析、比较。安定是使用最普遍的催眠药物之一，它的中枢神经系统作用机制己有比较深入的研究，但有关安定对自由活动大鼠睡眠时相和睡眠e e g 信号较全面分析的报道却较少。另外，一般有关睡眠药物的评价和比较方法只是在药物的不同剂量之间或不同药物之1 司进行，本文研究工作的一个特点是将药物睡眠与睡眠剥夺后的生理恢复睡眠之间进行比较，这样，在睡眠量均比对照记录增加的前提下，能够较深入地比较两种睡眠之间的差别。本文的另一个特点是将上述实验技术应用于镇静安神中药三七叶甙作用下的睡眠分析。我们做过的有关查新工作表明，未见应用自由活动大鼠在体晒电检测方法分析中药镇静催眠作用的报道。因此，探讨和发展此项实验技术在中药开发上的应用，可以提供较详细、明确的药效信息，更好地指导中药药效成分的提取和筛选具有重要的意义。( 2 ) 大鼠在静卧瞌睡状态下海马齿状回诱发电位特性的研究：多数对于睡眠的考察和分析工作是针对于各个明确认定的不同睡眠阶段进行的，近几年国外开始出现有关慢波唾眠到异相睡眠的过渡期的研究报道( c l a u d eg o t t e s m a n n ，1 9 9 6 ) ，并有实验证明此过渡期与大脑对于新知识的长期存储有关( p a o l am a n d i l e ，2 0 0 0 ) ，可见，对于过渡期的研究具有重要意义。但是，对于觉醒状态到慢波睡眠状态的过渡阶段( 瞌睡状态) 的研究却很少见到报道。瞌睡状态下太鼠大脑皮层b e g 表现为同步化高幅慢波和去同步化低幅快波的交替出现，那么，大脑其它组织的e e g 信号是否有特征性变化呢? w i n s o n等人( 1 9 7 t ，l - 9 7 8 ) 曾经发现在慢波睡眠期和异相睡眠期海马齿状回诱发场电位的群峰电位( t h ep o p u l a t i o ns p i k e ，p s ) 比觉醒时期大，而其兴奋性突触后电位( t h eo x c i t a t o r yp o s t s y n a p t i cp o t e n t i a l e p s p ) 却有所减小。这一现象提示我们对于海马齿状回诱发电位在大鼠瞌睡状态下的表现进行了研究。海马结构是大脑边缘系统的一部分，由海马和齿状回两个主要部分组成，它与学习记忆情绪和睡眠等行为有关( 曾小鲁等1 9 9 6 ) 。海马结构中神经突触回路清晰，主要有前穿质到齿状回颗粒细胞，颗粒细胞轴突形成的苔状纤维4断江大学博士学位论文到海马c a 3 区锥体细胞，以及c a 3 锥体细胞发出的轴突s c h a f f e r 侧支到c a l 区锥体细胞这三大兴奋性突触连接。而且海马结构的主神经元细胞排列整齐、致密，能够检测到较大的胞外场电位信号。我们利用双脉冲电刺激前穿质传入纤维，检测突触后齿状回颗粒细胞场电位的方法，考察了大鼠处于静卧瞌睡状态时齿状回颗粒细胞兴奋性变化情况发现在此状态下，齿状回诱发电位的群峰电位( p s ) 值和兴奋性突触后电位( e p s p ) 值之间存在着一种负相关变化关系，而且这种现象与大脑皮层电位的同步化和去同步化相关，但在u r e t h a n e 作用下，这种负相关关系会消失。因此，我们认为这种e p s p 和p s 之间呈现的负相关现象可能是大鼠自然进入催眠或瞌睡状态的过程中，处于大脑中枢神经系统各方面调节下，海马齿状回活动变化的一个标志。我们知道，睡眠有助于大脑进行记忆和存储处理，而海马组织在学习记忆中起了重要的作用( 梅镇彤1 9 9 7 ：韩太真 9 9 8 ) ，因此，研究海马诱发电位在催眠药物作用下的变化情况，可能成为判断催眠药物对学习记忆是否产生影响的一条途径。( 3 ) 新型抖笼小鼠行为测定法：为了能快速有效地筛选镇静催眠中药提取过程中各阶段提取物的药效我们建立了计算机控制多道小鼠抖笼活动数据采集记录系统。抖笼法是一种测量动物( 小鼠) 自由活动情况的实验方法，常用于神经系统镇静药物作用的测试( 徐叔云等1 9 9 1 ；李仪奎19 9 1 ) ，具有测试仪器结构简单，记录灵敏度高等特点，而且可以反殃动物从大至0 小的各种活动情况，如跳跃，走动、舔毛等( 陈奇1 9 9 3 ) 。但由于缺少明确的定量分析方法使其应用受到的限制。我们根据振动学理论知识，分析了小鼠抖笼活动强度定量指标的物理意义，提出了较明确的抖笼实验定量指标，并实现了计算机自动定量分析，使新型抖笼法能够更方便、客观地反映小鼠的活动情况。利用该抖笼测试系统我们对酸枣仁皂甙a( 5 u a ) 的镇静作用和安定的镇静作用进行了对比试验。( 4 ) 侧脑室注药检测药物对大鼠海马齿状回诱发电位的影响：考察镇静催眠药物对中枢神经系统神经组织的直接作用，可以更深入地揭示药物作用机制因此，我们利用大鼠侧脑室注射药物的方法，进一步考察了酸枣仁皂甙a 对大鼠海马齿状回电刺激诱发场电位的抑制作用，有关酸枣仁皂甙a 对于神经细胞直接作用的研究工作还未见报道。我们知道，大鼠海马组织位于侧脑室中央因此从侧脑室注射药物，可以使药物直接作用于海马组织的神经细胞通过检铡齿状回诱发电位的变化情况，来评价药物对于齿状回颗粒细胞的作用。p a ulc c h a u l k 等人( 1 9 9 8 ) 用此方法研究了去浙江大学博士学位论文甲l 肾上腺素对齿状回神经细胞的作用，研究了组胺对齿状回突触回路的作用。c h a n gm 等人( 1 9 9 8 ) 则利用该方法我们在实验中还应用了双脉冲电刺激诱发场电位的方法( b r u c a t of he ta 1 l 9 9 5 ：b u r d e t t el je ta 1 ，1 9 9 5 ：i g o rs p i g e l m a ne ta 1 ，1 9 9 8 ) 利用成对诱发电位的检测和分析，可以对