引言

手术后谵妄，是一种急性、短暂、波动性的注意力、认知和意识水平紊乱，是常见的（15–53%）手术后并发症之一，可能导致2至20倍的死亡率增加，长期功能障碍，术后认知功能障碍和医疗费用的增加。然而，目前，术后谵妄仍然是一种完全临床诊断；其原因、神经病理发生和有针对性的干预仍然大部分有待确定。推动术后谵妄基本机制研究的一个障碍是缺乏动物模型。

到目前为止，仅有少数几个用于谵妄研究的动物模型。具体而言，“摆动”T型迷宫交替任务已被用于研究细菌内毒素脂多糖对啮齿动物行为变化的影响。Culley等人报道了注意力集中转移任务作为研究谵妄的潜在动物模型。这两项研究测试了啮齿动物的学习行为，表明观察到的异常可能表明高阶执行功能的异常，可能与谵妄中观察到的更基本的功能障碍无直接关系。

混乱评估方法（CAM）算法被广泛用于确定患者是否患有谵妄。CAM包括四个临床特征：（1）急性起病和波动过程，（2）注意力不集中，（3）思维混乱，（4）意识水平改变。这些特征自然发生而无需学习。CAM包括许多测试来确定行为的变化。因此，在动物中进行单一的行为测试可能无法完全涵盖谵妄的各个方面，并且可能与CAM的概念不一致。因此，我们着手建立一系列行为测试（埋食测试、旷场测试和Y迷宫测试），以评估手术（简单的腹腔镩切术）在异氟醚麻醉（麻醉/手术）下对自然和学习行为的影响。我们使用埋食测试和旷场测试来评估自然行为的变化，使用Y迷宫测试来评估小鼠学习行为的变化。请注意，这些测试可以评估依赖于注意力、思维组织和正常意识水平的小鼠行为。因此，这些测试可能评估与CAM特征类似的谵妄的某些方面。我们在术前（麻醉/手术前24小时）以及术后6、9和24小时再次进行这些测试。连续测试使我们能够评估潜在的急性起病和波动过程，这是CAM的第一个特征。最后，我们计算了每只小鼠的复合Z分数，以表示这些行为的总和的变化[标准差（SD）标准化为对照组的标准差]。

作为我们的小鼠模型在谵妄机制研究中将是有用的概念验证，我们调查了麻醉/手术是否能改变ATP和活性氧（ROS）的脑水平，以及环孢霉素A（CsA），线粒体通透性瞬时孔的抑制剂，是否能拯救麻醉/手术引起的生化和行为变化。当前研究的主要假设是，在小鼠中，麻醉/手术引起了与谵妄相关的自然和学习行为的变化。

实验方法

对小鼠进行腹部手术使用异氟醚麻醉（Anesthesia/Surgery）后，通过埋食测试评估小鼠行为变化的时间依赖性效应。研究团队在手术前24小时以及手术后6、9和24小时进行了埋食测试、旷场测试和Y型迷宫测试。其中，通过埋食测试和旷场测试评估了Anesthesia/Surgery是否会影响小鼠的自然行为，其次，通过Y迷宫测试评估小鼠行为变化的时间依赖性效应。

实验结果：

麻醉/手术对埋藏食物试验小鼠行为的时间依赖性影响

结果显示，在手术后9小时，Anesthesia/Surgery组（黑色柱）相比于对照组（白色柱），显著增加了小鼠找到并吃食物的潜伏期：153%对比50%，P值为0.0001（图2B）。而在手术后6小时（图2A）和24小时（图2C），Anesthesia/Surgery并未显著改变小鼠寻找并进食食物的潜伏期。这些数据表明，Anesthesia/Surgery能够影响小鼠寻找和进食食物的能力，且这种影响具有时间依赖性。

麻醉/手术对小鼠旷场试验行为的时间依赖性影响

在手术后6、9和24小时，研究团队评估了Anesthesia/Surgery对小鼠在旷场测试中行为的影响。结果显示，Anesthesia/Surgery并未显著改变小鼠在旷场测试中的总移动距离，与手术前对照组相比（附图1A1、A2、A3）。这些数据表明，Anesthesia/Surgery并未损害小鼠的运动功能。

然后，研究发现，在手术后6小时，Anesthesia/Surgery组（黑色柱）相比于对照组（白色柱），显著减少了小鼠在旷场中停留在中央区域的时间：56%对比128%，P值为0.035（图3A1）。而在手术后9小时（图3A2）和24小时（图3A3），Anesthesia/Surgery并未显著改变小鼠在旷场中停留在中央区域的时间。此外，在手术后6小时，Anesthesia/Surgery组（黑色柱）相比于对照组（白色柱），显著减少了小鼠在旷场测试中的冻结时间：122%对比282%，P值为0.0079（图3B1）。而在手术后9小时（图3B2）和24小时（图3B3），Anesthesia/Surgery并未显著改变小鼠在旷场测试中的冻结时间。最后，在手术后6、9和24小时，Anesthesia/Surgery并未显著改变小鼠进入旷场中央区域的时间（潜伏期）（图3C1、C2、C3）。总体而言，这些数据表明，Anesthesia/Surgery可能会影响小鼠的一些旷场行为（例如，在中央区域停留的时间和冻结时间），而对其他行为（例如总移动距离和进入中央区域的潜伏期）没有显著影响，而且这些影响是具有时间依赖性的。

麻醉/手术对Y迷宫试验小鼠行为的依赖性影响

在手术后6、9和24小时，研究团队评估了Anesthesia/Surgery对小鼠在Y迷宫测试中行为的影响。结果显示，Anesthesia/Surgery并未显著改变小鼠在Y迷宫测试中的总臂访问次数，与手术前对照组相比（附图2A1、A2、A3）。然而，在手术后6和9小时，Anesthesia/Surgery组（黑色柱）相比于对照组（白色柱），显著减少了小鼠在Y迷宫测试中进入新臂的次数：分别为87%对比106%，P值为0.030（图4A1）和76%对比100%，P值为0.043（图4A2）。而在手术后24小时，Anesthesia/Surgery并未显著改变小鼠在Y迷宫测试中进入新臂的次数（图4A3）。最后，在手术后6小时，Anesthesia/Surgery组（黑色柱）相比于对照组（白色柱），显著减少了小鼠在Y迷宫测试中停留在新臂的时间：75%对比101%，P值为0.035（图4B1），但在手术后9和24小时并未显著改变（图4B2、B3）。综合而言，这些数据表明，Anesthesia/Surgery可能会影响小鼠的一些Y迷宫行为（例如，在新臂中的进入次数和停留时间），而对其他行为（例如总臂访问次数）没有显著影响，并且这些影响是具有时间依赖性的。总体而言，Anesthesia/Surgery以时间依赖性方式影响小鼠的自然（埋藏食物测试和旷场测试）和学习（Y迷宫测试）行为。值得注意的是，Anesthesia/Surgery仅有选择性地损害了行为的某些组成部分，例如在旷场测试中停留时间与进入中央区域的潜伏期，以及在Y迷宫测试中进入新臂与总臂访问次数之间的关系（表1）。

讨论

异氟醚麻醉（Anesthesia/Surgery）增加了小鼠在埋藏食物测试中进食的潜伏期，与对照组（白色柱）相比（图2）。埋藏食物测试衡量了小鼠吃食物的动机和能力；它还测试了小鼠的嗅觉。然而，只有具有注意力、有组织的思维和意识存在和完整性的小鼠才能找到并吃到食物。因此，Anesthesia/Surgery导致小鼠搜索和进食食物能力受损，暗示Anesthesia/Surgery可能导致小鼠出现与谵妄相关的行为变化（注意力不集中、思维混乱和意识水平改变）。

接下来，我们发现Anesthesia/Surgery与对照组相比并未显著改变小鼠在旷场测试中行进的总距离（附图1）。总行进距离反映了小鼠的运动活动。因此，这些结果表明，当前研究中的Anesthesia/Surgery并未显著损害小鼠的运动活动，并且行为变化不是由运动活动的变化引起的。这一结论进一步得到支持，因为Anesthesia/Surgery并未显著改变Y迷宫测试中的臂访问次数，而臂访问次数也代表了运动活动（附图2）。

然后，我们发现Anesthesia/Surgery在手术后6小时显著减少了小鼠在旷场测试中停留在中央区域的时间（图3A1），并减少了僵直时间（图3B1）。这些发现表明，Anesthesia/Surgery改变了小鼠的自然行为，例如焦虑（在中央区域停留的时间）和自然反应（冻结时间）。注意，这些行为还需要小鼠的注意力、意识和有组织的思维的存在和完整性。一致地，在人类中，谵妄可能与过度警觉或对环境减少的意识有关。

最后，Anesthesia/Surgery减少了小鼠在新臂中的进入次数（图4A1）和停留时间（图4B1）的发现表明，Anesthesia/Surgery损害了小鼠的空间记忆，这也需要小鼠的注意力、意识和有组织的思维的存在和完整性。一致地，谵妄的人类通常会有受损的空间记忆，会走进别人的房间，或忘记自己的浴室位置，导致失禁问题。