小鼠晝夜節(jié)律紊亂建模與評估是研究生物鐘功能失調(diào)及其對健康影響的重要手段。晝夜節(jié)律是生物體內(nèi)部的一個24小時周期性生理過程，它調(diào)控了許多生理和行為活動，如睡眠覺醒周期、體溫、激素分泌等。當(dāng)晝夜節(jié)律發(fā)生紊亂時，可能會引發(fā)一系列健康問題，包括睡眠障礙、代謝紊亂、情緒障礙等。小鼠晝夜節(jié)律紊亂建模通常是為了研究生物鐘（晝夜節(jié)律）的調(diào)控機(jī)制、睡眠障礙、以及相關(guān)疾病的病理生理過程。

1、光照周期紊亂模型：

最常見的是改變小鼠所處環(huán)境中的光照模式，例如使用非自然的光照周期（如長時間光照或者短時間黑暗），或是頻繁地改變光照周期（如每天提前或推遲幾個小時）。通過改變小鼠的光照周期（如長時間的光照或黑暗、不規(guī)律的光照周期），模擬人類夜班工作或時差反應(yīng)引起的晝夜節(jié)律紊亂。

在出生當(dāng)天（出生后（PN）第0天），將帶有母鼠和幼崽的籠子分配到擾亂LD周期轉(zhuǎn)移到晝夜節(jié)律擾亂的房間。每2天將12:12 LD周期提前8小時。幼崽從出生到斷奶（PN021）都暴露在擾亂的LD周期中。對照組也被運(yùn)送到一個房間，在那里它們暴露在一個穩(wěn)定的12:12 LD周期中，早上6點(diǎn)開燈。斷奶當(dāng)天，所有動物都被轉(zhuǎn)移到主鼠房，規(guī)律的12:12 LD周期（早上6點(diǎn)開燈），并與同性別的窩伴一起飼養(yǎng)。食物和水隨意供應(yīng)，房間溫度和濕度分別維持在21±1°C和50%±10%。為了評估在生命早期期間動物在擾亂的LD周期下所經(jīng)歷的晝夜節(jié)律擾亂程度，成年雄性小鼠被放置在裝有輪子的籠子里，并與母鼠和幼崽并行地暴露在擾亂的LD或規(guī)律的LD周期中。

2、藥物誘導(dǎo)模型：

使用能夠影響晝夜節(jié)律的藥物，如褪黑激素受體拮抗劑，來擾亂小鼠的生物鐘。

3、 基因敲除模型：

利用基因工程技術(shù)敲除或敲入特定的晝夜節(jié)律相關(guān)基因（如Clock、Bmal1、Per1、Per2等），以研究這些基因在晝夜節(jié)律中的作用。修改小鼠的生物鐘基因，以觀察特定基因變異如何影響晝夜節(jié)律。

4、飲食調(diào)控：

通過定時喂食或者改變食物成分來影響小鼠的晝夜節(jié)律，比如夜間提供食物，從而打亂其正常的進(jìn)食時間。

行為評估：

通過觀察小鼠的活動周期、睡眠模式、進(jìn)食行為等來評估晝夜節(jié)律的變化。測量小鼠的核心體溫、心率、代謝率等生理指標(biāo)，以評估晝夜節(jié)律的變化。進(jìn)行認(rèn)知和情緒相關(guān)的行為測試，如迷宮測試、社交互動測試等，以評估晝夜節(jié)律紊亂對行為的影響。對小鼠進(jìn)行長期觀察，以評估晝夜節(jié)律紊亂對生長發(fā)育、生殖能力、衰老過程等的影響。開發(fā)小型化、無線化的可穿戴設(shè)備來監(jiān)測小鼠的活動和生理參數(shù)。

自主活動實(shí)驗：

觀察小鼠的晝夜活動節(jié)律，采用自發(fā)活動視頻分析系統(tǒng)分析小鼠24h晝夜活動節(jié)律的變化。分別于21點(diǎn)、0點(diǎn)、3點(diǎn)和6點(diǎn)記錄小鼠的黑暗活動時間，9點(diǎn)、12點(diǎn)、15點(diǎn)和18點(diǎn)則記錄小鼠的光照活動時間。每個整點(diǎn)觀察6min，其中前3min用于適應(yīng)性訓(xùn)練，后3min用于實(shí)驗統(tǒng)計。分析小鼠每個整點(diǎn)的光照活動時間、黑暗活動時間及總活動時間。

通過三種不同的任務(wù)中，以評估不同的行為。這些任務(wù)在不同天數(shù)內(nèi)按以下順序進(jìn)行：高架十字迷宮（EPM，第1天）、Morris水迷宮（MWM，第48天）、延遲匹配樣本（DMS，第1219天）。選擇這個順序是為了使任務(wù)從簡單到復(fù)雜，并允許在小鼠適應(yīng)大量處理之前通過EPM評估焦慮。每個測試之間有23天的休息時間，以最小化前一個任務(wù)對后續(xù)任務(wù)的影響。每項任務(wù)的表現(xiàn)都通過安裝攝像頭跟蹤。

曠場實(shí)驗箱，型號：XR-XZ301

高架十字迷宮（EPM）:

高架十字迷宮（EPM）用于評估嚙齒動物的類焦慮行為。動物在早上9點(diǎn)開始測試。適用于小鼠的EPM通過頂部燈光和兩側(cè)燈光均勻照明。小鼠被放置在迷宮中心，面向開放臂，并給予5分鐘自由探索設(shè)備的時間。每只動物之間用70%乙醇清潔迷宮。

記錄了動物在開放臂和封閉臂中花費(fèi)的時間百分比，以及動物進(jìn)入開放臂和封閉臂的次數(shù)。一個臂的進(jìn)入被定義為動物的四只爪子完全在臂內(nèi)。進(jìn)入開放臂次數(shù)較少或在開放臂中花費(fèi)時間較少的動物被認(rèn)為是更焦慮的。

高架十字迷宮，型號：XR-XG201，上海欣軟

Morris水迷宮（MWM）:

MWM是研究嚙齒動物海馬依賴性空間記憶的經(jīng)過驗證的任務(wù)。用于此任務(wù)的是一個直徑為1.2米的圓形白色玻璃纖維池，內(nèi)部墻壁上沒有地標(biāo)。池中充滿了水（19 ± 0.5°C），水深20厘米。一個清晰的12×12厘米的方形平臺被放置在一個象限的中心，距離水面1.5厘米，并在所有訓(xùn)練日中保持在這個位置。通過添加無毒的白色顏料使水變得不透明，以確保小鼠不能在池中視覺定位平臺。房間的墻壁上放置了幾個遠(yuǎn)端線索。任務(wù)在光相早期的5天內(nèi)進(jìn)行（即，大約從早上9點(diǎn)到中午12點(diǎn)）。前4天是訓(xùn)練日，每天進(jìn)行4次試驗。第五天是單次試驗測試日，移除了隱藏的平臺（探測試驗）。在訓(xùn)練日的每次試驗中，動物被放置在水面向泳池墻壁的每個基本羅盤點(diǎn)（北/東/南/西）隨機(jī)順序，對每只動物來說當(dāng)天的順序是相同的，但每天都會改變。每只動物至少有10分鐘的休息時間。動物有60秒的時間在池中游泳。一旦動物爬上平臺，計時器就會停止，動物被允許在平臺上停留15秒，以視覺上定位自己在房間中的位置。在60秒內(nèi)未能找到平臺的動物會被輕輕地引導(dǎo)到平臺上，并被允許15秒的時間進(jìn)行定位。動物被擦干并返回到溫暖的籠子中休息，直到下一次試驗。池中的水被清理掉任何漂浮的顆粒，每只動物之間都要攪拌水。每次試驗都記錄了到達(dá)平臺的時間。在第五天（探測試驗），平臺從池中移除，動物被放置在與之前平臺位置相對的一個新的位置的水里。每只動物只進(jìn)行一次試驗，最多60秒自由游泳。對于這次試驗，記錄了動物到達(dá)平臺原位置的初始潛伏期、穿過平臺原位置的次數(shù)，以及在每個象限中花費(fèi)的時間，并進(jìn)行分析。

Morris水迷宮，型號：XR-XM101

延遲匹配樣本（DMS）：

延遲匹配樣本任務(wù)評估嚙齒動物的工作記憶，迷宮由四個對稱的有墻的臂（10×32厘米，深15厘米）組成，排列成“+”形狀，然后放置在MWM池中。一個透明的平臺（7×8厘米）被放置在一個臂的末端，選擇的臂是偽隨機(jī)的。池中充滿了水（19.5±0.5°C），水深9厘米。在這個深度下，隱藏的平臺距離水面2厘米。房間中的空間線索在MWM和DMS任務(wù)之間被替換和重新排列。動物在連續(xù)8天內(nèi)進(jìn)行測試，每天進(jìn)行6次試驗，在光相的前半部分（即，上午9點(diǎn)至中午12點(diǎn)之間）。對于每次試驗，動物被放置在靠近有平臺的臂的臂中。平臺在給定測試日的所有試驗中保持在同一位置，但測試日都移動到一個新的臂中。動物被放置在水中，面對臂的末端墻壁，并被允許在迷宮中導(dǎo)航90秒。一旦動物找到平臺，它就被允許在平臺上停留15秒，以定位到空間線索。如果動物進(jìn)入了包含平臺的臂并觸摸了平臺而沒有爬上去，試驗就會終止，動物會被輕輕地引導(dǎo)到平臺上開始它的平臺時間。動物被擦干，并在每次試驗之間至少休息5分鐘，待在干燥溫暖的籠子里。迷宮被清理掉任何漂浮的顆粒，每只動物之間都要攪拌水。在隨后的測試日，平臺被移動到一個新的臂。對于DMS任務(wù)，記錄了到達(dá)平臺的潛伏期和進(jìn)入沒有平臺的臂的次數(shù)（錯誤）。

晝夜節(jié)律評估：

這些動物在晝夜節(jié)律評估開始時年齡在912天之間。動物被單獨(dú)飼養(yǎng)在裝有跑輪的籠子里。一個磁開關(guān)檢測輪子的旋轉(zhuǎn)，動物在12:12 LD中飼養(yǎng)4周，然后在恒定黑暗（DD）中飼養(yǎng)2周。在LD中的活動水平從第17-29天進(jìn)行評估。

找實(shí)驗方法，上腦聲常談。