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目地：观察不同程度的睡眠剥夺(SD)后大鼠的行为学改变和脑组织的病理学变化，研究睡眠剥夺状态下大鼠脑组织S100B蛋白及一氧化氮合酶(NOS)表达的时相变化规律，探讨睡眠剥夺大鼠的脑组织S100B蛋白和NOS水平与行为学改变的相关性。 方法：采用小平台水环境法制作大鼠睡眠剥夺模型。将60只Sprague-Dawley大鼠随机分为正常对照组(CC)、大平台组(TC)及睡眠剥夺1天、3天、5天组(SD1d、SD3d、SD5d)，每组12只。利用Norton评分量表记录大鼠模型的行为学改变；运用HE染色法对脑组织进行染色，在光镜下观察鼠脑的病理学变化；使用酶联免疫吸附法(ELISA)，分别检测大鼠额叶、中脑及海马S100B蛋白及NOS的表达。应用SPSS15.0统计软件包对数据结果进行统计学处理。 结果：Norton评分量表显示，在睡眠剥夺的第3天和第5天，大鼠表现明显的行为学改变，此紊乱有一定的节律性，在中午、下午两时间点评分较低，而在早上、晚上两时间点评分较高，其中晚上的评分在一天中最高，与CC组和TC组比较差异性显著。HE染色显示，随着睡眠剥夺时间的延长，大鼠脑组织的水肿程度逐渐加重，血管充血明显，神经胶质细胞增生，部分神经元发生变性，甚至坏死。ELISA显示，睡眠剥夺各组大鼠额叶、海马和中脑的S100B含量均高于CC组和TC组，其中额叶及海马S100B蛋白含量均以SD5d组为最高。睡眠剥夺各组大鼠额叶和海马的NOS的含量均高于CC组和TC组，且随着睡眠剥夺时间的延长而升高，仅中脑的NOS含量未达到显著性差异。TC组和CC组比较无显著性差异。相关分析显示，SD5d组大鼠额叶和海马的S100B蛋白和NOS水平与Norton评分量表评分呈正相关。 结论： 1)随着睡眠剥夺时间的延长，大鼠额叶和海马S100B蛋白及NOS的表达呈持续升高的趋势，与其病理形态学损伤程度相一致。 2)在睡眠剥夺状态下，大鼠额叶和海马S100B蛋白及NOS的水平与行为学改变呈正相关。 3)大鼠脑组织S100B蛋白及NOS的表达水平可能在一定程度上反映睡眠剥夺的严重程度。