“睡眠个体发育”学说认为,早期睡眠发育对大脑结构和功能的成熟至关重要,对于胎儿和新生儿中枢神经系统、感觉与运动系统的发育是必要的,对于创建记忆和长期记忆神经环路和整个生命周期中维持脑可塑性是必须的。人类生命早期的睡眠不足将导致成年情绪障碍(焦虑、抑郁和孤独症)、认知障碍(注意力和心理)和肥胖等疾病。在人类,新生儿睡眠觉醒记录数据临床上限于伦理和家长支持致使相关研究无法进行。而在动物,啮齿类动物出生后的睡眠-觉醒发育可以反映大脑的成熟阶段。大鼠是一种晚熟动物,其出生时发育状况远不如同时期的人类成熟,其出生后第一周的皮质成熟度相当于人类出生前一个月或早产儿大脑发育水平。因此,大鼠是研究睡眠-觉醒周期及其节律发育的良好模型,因为这些过程的更多不成熟阶段可以在出生后的生命活动中进行研究。已有关于新生大鼠的研究因哺乳期饲喂和体温维持等问题导致睡眠记录不能实现连续获取。到目前为止,已经明确的是人与动物Baricitinib在生命早期的睡眠中都是以快动眼(rapid eye movement,REM)睡眠为主,随着发育逐渐出现非快动眼(non-REM,NREM)睡眠,但关于生命早期睡眠结构的组成及发育的具体细节及生命早期REM睡眠的作用及减少是否影响成年后的睡眠结构、情绪行为、神经元发育和神经递质变化尚且不明。为此,本研究拟通过:(1)搭建幼鼠离乳前生命支持联合多导睡眠记录系统24小时连续记录幼鼠睡眠觉醒周期;(2)利用该系统记录并解析出Puromycin生后(postnatal days,P)11-75天大鼠睡眠发育、能谱变化和昼夜节律;(3)通过氯米帕明(clomipramine,CLO)剥夺睡眠发育关键阶段(P8-P21)大鼠REM睡眠,评估它们成年后的睡眠与情绪行为、解析中缝背核5-羟色胺神经元形态结构变化及脑内神经递质含量的变化。以期解决上述实验技术瓶颈和提出的科学问题。结果:1.(1)自行设计的幼鼠离乳前生命支持联合多导睡眠记录系统中饲养的新生大鼠,随着日龄的增加(自P9至P16),饲喂需要设定的最大速率逐渐增加(自0.250 ml/min增至0.625 ml/min),每日饲喂配方奶的总量也逐渐增加(自6.0ml/day增至15.0 ml/day)。幼鼠睡眠行为稳定条件下的孵育箱温度逐渐下降(自36°C将至30°C)。与母鼠喂养的幼鼠相比,人工饲养的动物在每个日龄的体重增长和毛发生长方面没有明显差异。在此基础上结合特制的适宜幼鼠脑电图(electroencephalogram,EEG)、颈肌电(electromyogram,EMG)信号和眼电(electrooculogram,EOG)信号电极,可连续24小时记录易区分的EEG、EMG和EOG信号,使我们能够分析睡眠觉醒时相、结构和EEG能谱的发育。(2)从P11到P75,REM睡眠占睡眠觉醒总时间的百分比在黑暗期由57.0%减少至6.3%,光照期由59.7%减少至6.9%。NREM睡眠在黑暗期和光照期分别由5.2%增加到37.5%和由4.9%增加58.4%。Wake在黑暗期由37.8%增加至56.2%,光照期变化不显著。在黑暗和光照期各时相的片段个数逐渐减少,而片段的持续时间显著增加。Wake和REM睡眠之间的转换在P11时占主导地位,之后急剧下降,在>P30的大鼠中以Wake向NREM转化为主。觉醒、NREM和REM睡眠3个时相EEG波幅随日龄增加逐渐升高,到P15-P16时趋于稳定,其EEG、EMG和EOG更趋向于成年的典型波形。睡眠-觉醒昼夜节律在P17-P18天形成。幼鼠REM睡眠在无肌电活动背景下出现伴有四肢肌肉和尾部抽搐的颈肌电爆发(Twitch),Twitch随日龄的增加而减少,P23以后的大鼠Twitch行为几近消失,偶有发生。P11-P12天,Wake、NREM和REM脑电能谱主要集中在1-6 Hz范围内。P11-P75觉醒能谱显著增加,主要集中在1-8 Hz范围。NREM以频率更低的delta波(1-2 Hz)增加最为显著。REM睡眠期间theta节律的发育较为特殊,其显著增加的频段从P13的4-5 Hz到P75的7-8 Hz,在能量和频率两方面均呈现一个增加的趋势。虽然各时相不同频段的能量绝对值不断增加,但是在发育过程中delta能谱的百分比降低,而theta能谱的百分比会增加。(3)CLO剥夺P8-P21日龄幼鼠的REM睡眠,导致成年(P75)大鼠REM睡眠增加,其特征主要为REM睡眠片段发生次数增加,尤其显著的是长片段(160s、320s、>320s)增加,还表现为以睡眠觉醒昼夜节律紊乱和睡眠片段化为特点的睡眠障碍;引起成年后抑郁样行为,包括强迫游泳实验不动时间增加,游泳和攀爬时间减少;糖水偏好实验的糖水偏好指数降低;中心场实验的中心场活动距离和时间减少。幼鼠给予CLO饲养至成年(P75)进行神经递质的检测,与对照组动物比较,组胺、5-羟色胺、去甲肾上腺素、多巴胺、谷氨酸的含量均显著降低,γ-氨基丁酸和色氨酸的含量显著升persistent infection高。Sholl分析结果显示,与对照组比较,CLO组中缝背核5-HT神经元树突分支与同心圆的交点总数数显著减少(自60±12减少至50±9,P<0.05),树突总长度显著低于对照组(670.09±26.76 vs.5554.61±21.18,P<0.05)。初级分支的增加(274.18±28.33 vs.280.17±32.35,P>0.05)和树突主干/次级分支长度的降低(323.41±28.91 vs.245.71±34.18,72.20±19.58 vs.37.66±16.69,P>0.05)无统计学差异。结论:自行设计搭建的幼鼠离乳前生命支持联合多导睡眠记录系统可有效支撑离乳前幼鼠的生长发育过程,可实现对离乳前幼鼠睡眠觉醒周期24小时连续记录。睡眠发育早期以REM睡眠为主,随着年龄的增长,REM睡眠显著减少,NREM睡眠和觉醒逐渐增加。各睡眠觉醒时相的脑电能谱均随年龄增加而呈现逐渐增加的趋势,发育过程中delta功率的百分比降低,theta功率的百分比增加。幼鼠昼夜节律在P17-P18天形成。CLO剥夺幼鼠的REM睡眠,可导致成年抑郁样行为和睡眠障碍,这与幼年REM睡眠的缺失导致了5-羟色胺神经元形态发育缺陷和单胺类神经递质含量显著降低有关。