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(jīng)調查顯示： 睡眠障礙是亞健康表現(xiàn)的首要癥狀，睡眠剝奪可使機體腦功能處于低下狀態(tài)[1]。成年人平均每天需要8小時的睡眠，而正處于發(fā)育期的學生每天至少需要9小時的睡眠，但由于學業(yè)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(tài)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(tài)，尤其是大腦神經(jīng)細胞。睡眠不足者會表現(xiàn)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(tài)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(yǎng)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(tài)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(xù)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(shù)及其每次用時，并計算出平均次數(shù)和平均用時(表1)。將在走迷宮測試中平均次數(shù)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(guī)定路線成功通過迷宮的次數(shù)和每次用時，并計算出平均用時(表2)。⑦分析數(shù)據(jù)： 根據(jù)表2正式迷宮測試后實驗數(shù)據(jù)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(shù)和每次用時，得出初步結論。

表1 預備迷宮測試實驗數(shù)據(jù)記錄

表2 正式迷宮測試后實驗數(shù)據(jù)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(xiàn)為： ①被剝奪睡眠的實驗組小白鼠走迷宮的犯錯次數(shù)比其對照組小白鼠多，按規(guī)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(guī)定路線走迷宮的平均成功次數(shù)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(guī)定路線走迷宮的平均成功次數(shù)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(yǎng)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(yǎng)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)