慢性長航疲勞主要復合因素對大鼠行為學指標的影響

王艷軍 王曉花 周宏元 丁猛 袁海霞 胡家慶

【摘 要】目的：通過建立慢性長航疲勞主要復合因素動物模型，觀察慢性長航疲勞主要影響因素復合作用對大鼠行為學指標的影響。方法：SD大鼠36只，隨機分為3組。噪聲暴露、睡眠剝奪和模擬暈船3因素復合21 d建立慢性長航疲勞主要影響因素動物模型。用Morris水迷宮系統(tǒng)，測定大鼠的逃逸潛伏期，觀察復合因素作用下大鼠空間記憶能力的變化。用大鼠自發(fā)活動系統(tǒng)，記錄總路程、中央的路程、邊上的路程等指標，觀察大鼠自發(fā)活動能力的變化。結果：慢性暴露后，水迷宮測試結果表明，大鼠的總逃逸潛伏期明顯延長；暗箱自發(fā)活動實驗表明，大鼠總路程和活動時間減少。結論：慢性復合因素作用下大鼠出現(xiàn)空間學習記憶能力受損；中樞受到抑制，探究行為減少等疲勞征象。

【關鍵詞】疲勞；行為學；長航

【中圖分類號】R285.5 【文章編號】1004-7484（2014）04-2449-02

艦船特殊環(huán)境條件下，艦員疲勞引起工效下降已經成為人-機-環(huán)境系統(tǒng)突出問題。睡眠剝奪、噪聲暴露和暈船等是航海環(huán)境條件下常見的應激源，是容易導致艦員疲勞發(fā)生的主要因素。本研究通過建立慢性長航疲勞主要復合因素動物模型，觀察長航疲勞主要影響因素復合作用下，大鼠行為學指標的變化，探索長航疲勞對空間記憶能力和自主活動能力的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 采用海軍醫(yī)學研究所實驗動物中心提供的健康雄性SD大鼠36只，體重150-180 g，耳廓反應靈敏，飼養(yǎng)于海軍醫(yī)學研究所實驗動物中心，光/暗周期為12 h/12 h，飼養(yǎng)環(huán)境溫度（23±2）℃。實驗前適應性喂養(yǎng)1 w，自由飲水攝食。

1.2 主要儀器 Sine Random Generator（型號：1207，丹麥BK公司）；Impulse precision sound level meter（型號：2209，丹麥BK公司）；Morris水迷宮測試系統(tǒng)（型號：DigBehv-MG，上海吉量軟件科技有限公司）；通用自發(fā)活動箱（型號：JLBehv-LAG-4，上海吉量通用儀器設備廠）。

1.3 實驗方法

1.3.1 動物分組 雄性SD大鼠36只，適應性喂養(yǎng)結束后，Morris水迷宮訓練3 d。第4 d進行測定，根據(jù)Morris水迷宮測定結果排序，按隨機數(shù)字表法分為3組：空白對照組、睡眠剝奪對照組和復合因素暴露組，每組12只。

1.3.2 長航疲勞主要影響因素動物模型建立 21 d慢性實驗暴露方案：8：00-10：00 模擬暈船（2 h）；10：00-12：00 93 dB噪聲暴露（2 h）+睡眠剝奪（2 h）；12：00-16：00 睡眠剝奪（4 h）；16：00-22：00 回籠休息（6 h）；22：00-8：00 睡眠剝奪（10 h）。

復合因素暴露組施加以上暴露方案；空白對照組不予任何處理；睡眠剝奪對照組置于睡眠剝奪對照箱內，施加噪聲暴露，噪聲暴露方案同上。循環(huán)21 d。

1.3.3 行為學指標測定

Morris水迷宮測試：將水池等分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限，在Ⅲ象限正中離池壁40 cm處放透明平臺，平臺直徑10 cm，平臺頂?shù)陀谒? cm。定位航行實驗實施程序：大鼠首先進行定位航行訓練以獲得穩(wěn)定的空間學習記憶能力，1次/d，共3 d。第4 d測試，根據(jù)測試結果分組。實驗結束后再次進行Morris水迷宮測試。慢性實驗在實驗期間每隔1周進行1次加強訓練。訓練時，大鼠投放從第Ⅰ象限開始，第Ⅳ象限結束，記錄大鼠每個象限投放后找到平臺的時間，即逃逸潛伏期，90 s找不到平臺，潛伏期記為90 s。以4個象限逃逸潛伏期的合計平均值作為評價大鼠的空間學習記憶能力的指標。

暗箱自發(fā)活動能力測試 ：將大鼠4只一組以頭部朝前的位置放入自發(fā)活動箱內，關上箱門，在安靜環(huán)境下應用計算機視頻跟蹤技術觀察大鼠在3 min內的活動軌跡，采集、存儲和分析視頻信號。以自發(fā)活動總路程、中央?yún)^(qū)域活動路程（中央路程）、休息時間、活動時間、活動次數(shù)和邊上路程等指標來評價處理因素對大鼠自發(fā)活動能力的影響。

1.4 統(tǒng)計學分析 所有數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標準差（ ）表示，用SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計學處理，組間比較采用單因素方差分析，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 慢性實驗水迷宮測試結果

經過4 d訓練強化期，大鼠總逃逸潛伏期明顯減少，形成了比較穩(wěn)定的空間記憶。慢性暴露開始前，各組大鼠的總逃逸潛伏期差異無統(tǒng)計學意義（P >0.05）。慢性暴露后，與空白對照組相比，復合因素暴露組大鼠的總逃逸潛伏期延長（P <0.05），睡眠剝奪對照組有延長趨勢（P >0.05）；與睡眠剝奪對照組相比，復合因素暴露組有延長趨勢（P >0.05）。結果見表1。

2.2 慢性實驗暗箱自發(fā)活動能力測試結果

慢性暴露后，與空白對照組相比，復合因素組大鼠總路程、活動時間減少（P < 0.05），活動次數(shù)、中央的路程呈減少趨勢（P > 0.05），休息時間呈增加趨勢（P > 0.05）；睡眠剝奪對照組大鼠總路程、活動時間、中央的路程呈減少趨勢（P >0.05），休息時間呈增加趨勢（P >0.05）。結果見表2。

3 討論

由于艦船和武器操作自動化水平的提高和計算機的廣泛應用，使艦船員從繁重的體力勞動下解脫出來，但卻使腦力勞動、機械性的單調勞動日益增加，使精神疲勞的問題更加突出[1]。本研究模擬長航條件下，易導致疲勞發(fā)生的常見影響因素：噪聲暴露、睡眠剝奪和模擬暈船3個因素復合，參考相關艦艇環(huán)境衛(wèi)生學標準，建立了動物模型。

Morris水迷宮實驗主要用于測試實驗動物對空間位置覺和方向覺的學習記憶能力[2]。本實驗結果顯示：慢性復合暴露組大鼠的逃逸潛伏期比對照組明顯增加，表明其空間學習記憶能力下降。自發(fā)活動實驗是評價實驗動物中樞神經興奮性、探索活動以及運動功能的重要手段[3]。慢性復合暴露后，大鼠自主活動能力下降，對環(huán)境的探索活動減少，表明實驗動物神經興奮性降低，腦功能降低。復合因素作用大于單一因素。可能機理為：噪聲暴露、睡眠剝奪和模擬暈船均可引起大鼠的應激反應。在應激狀態(tài)下，興奮性氨基酸能神經元功能亢進，引起神經元毒性反應，神經系統(tǒng)的結構受損，最終引起中樞抑制；以及其擔負的細胞間信息傳遞功能減弱，可能出現(xiàn)海馬異常的習得性長時程增強作用（long term potentiation， LTP），阻礙短時記憶的形成及向長時記憶的轉化[4]。同時，復合因素作用下腦內神經遞質分泌紊亂以及腦組織缺血缺氧，腦電活動受到抑制等也可能是空間學習記憶能力下降和自主活動能力下降的原因[5，6]。

綜上所述，復合因素作用可能導致中樞神經系統(tǒng)受到抑制、行為功能損害及學習記憶能力下降等疲勞征象，復合因素作用比單一因素趨勢更明顯，說明復合因素暴露建立的模型比單因素暴露建立的模型更能體現(xiàn)長航疲勞的特點。研究可能為進一歩探索長航疲勞的發(fā)生機理和防護措施提供實驗基礎。

參考文獻：

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