睡眠對小白鼠記憶力影響的實驗設計

劉潤嫻 何梓瑩 吳劉鏡 陳詠欣 陳學梅

(廣東省廣州大學生命科學學院 510006)

1 活動背景

經調查顯示： 睡眠障礙是亞健康表現的首要癥狀，睡眠剝奪可使機體腦功能處于低下狀態[1]。成年人平均每天需要8小時的睡眠，而正處于發育期的學生每天至少需要9小時的睡眠，但由于學業負擔重，很多學生的睡眠時間達不到要求[2]。在緊張的一天工作和學習之后，不論是腦力或是體力，都處于高度疲勞狀態之中，只有合理和科學的睡眠，才能使全身的細胞處于放松和休息狀態，尤其是大腦神經細胞。睡眠不足者會表現為煩躁、激動或精神萎靡、注意力渙散和記憶力減退等，長期缺少睡眠則會導致幻覺。而睡眠充足者精力充沛、思維敏捷和辦事效率高。這是由于大腦在睡眠狀態下耗氧量大大減少，有利于腦細胞的能量貯存。為了讓學生充分地認識到睡眠的重要性，本實驗以小白鼠為探究對象，通過控制小白鼠不同的睡眠時間，來探究小白鼠的記憶力是否受到影響。

2 實驗目的

實驗目的是： ①認識到睡眠的重要性，睡眠不足會對記憶力產生影響；②掌握小白鼠的養殖方法和引導小白鼠學習的方法；③形成探究興趣和實事求是的科學態度，加強團隊合作意識。

3 材料用具

小白鼠活體6只(20g)、鼠糧、苦味酸、鼠籠、長夾子、手套、電動球、紙板、秒表等。

4 活動過程

①制作迷宮： 用紙板制作一個迷宮(圖1，B為終點，A為起點)；②小白鼠編號： 用苦味酸在小白鼠不同的身體部位進行標記，給小白鼠編號。③訓練小鼠： 先對小白鼠進行為期1周的訓練。在迷宮的終點放置適量鼠糧，將小白鼠放置于起點，對小白鼠進行引導性學習訓練，引導其通過迷宮。④實驗分組： 1周的訓練結束后，就連續3天每天對小白鼠進行10次走迷宮測試，記錄每只小白鼠成功通過迷宮的次數及其每次用時，并計算出平均次數和平均用時(表1)。將在走迷宮測試中平均次數和平均用時最接近的兩只小白鼠分為1個平行組，共3組。⑤預備實驗： 從每個平行組隨機抽取1只小白鼠，將這3只小白鼠作為對照組，先正常休息；另外3只小白鼠作為實驗組，用電動玩具球進行24小時干擾其睡眠，達到剝奪睡眠的效果。⑥正式測試： 預備實驗結束后，分別對每只小白鼠進行10次測試，記錄每只小白鼠按規定路線成功通過迷宮的次數和每次用時，并計算出平均用時(表2)。⑦分析數據： 根據表2正式迷宮測試后實驗數據的記錄，對比分析實驗組與對照組中每只小白鼠的成功通過迷宮的次數和每次用時，得出初步結論。

表1 預備迷宮測試實驗數據記錄

表2 正式迷宮測試后實驗數據記錄

圖1 小白鼠實驗的迷宮

5 結果分析與討論

小白鼠睡眠不足會使其記憶力產生消極的影響，而充足的睡眠有利于記憶力的維持。具體表現為： ①被剝奪睡眠的實驗組小白鼠走迷宮的犯錯次數比其對照組小白鼠多，按規定路線走迷宮的平均用時也比其對照組長；②未被剝奪睡眠的對照組小白鼠，在平行實驗前后按規定路線走迷宮的平均成功次數和平均用時無沒明顯差異；③被剝奪睡眠的實驗組小白鼠，在進行平行實驗后按規定路線走迷宮的平均成功次數明顯比進行平行實驗前的少，平均用時也明顯比進行平行實驗前的長。

6 活動建議

建議實驗活動以小組合作的形式進行，4～6位學生為一組，學生要參與小白鼠的日常喂養與訓練。在小白鼠的訓練期間，可適當減少喂食量，用獎勵食物的方法降低引導學習的難度。在進行訓練時必須佩戴手套且要有教師在場，實驗中會存在一定的安全隱患：

如在制作迷宮時需要用到刀具要注意使用安全；小白鼠的喂養與訓練時注意不要被小白鼠咬傷；有任何緊急狀況一定要馬上報告教師。

(*通信作者)