行为学实验专题——条件恐惧实验

条件恐惧实验方法

实验描述
       条件恐惧实验系统（FCS）用于小型啮齿类动物（大、小鼠）环境相关条件性恐惧实验研究。啮齿类动物在恐惧时会表现出特有的不动状态（immobility），动物在这种情况下倾向于保持静止不动的防御姿势。抗抑郁药和抗中枢兴奋药可以明显缩短不动状态持续的时间。实验过程中，实验对象被给与一个声音信号（条件刺激），随后给予电击（非条件）刺激。该训练称为条件性训练，训练结束后实验动物进行声音信号或环境联系性实验。一般情况下啮齿类动物对相应的环境和不同环境下同样的声音信号都会做出明显的条件性恐惧反应，如静止不动。这种测试可以在训练结束后立刻或几天后进行可以提供在条件信号影响下短期和长期记忆的信息。

特征和参数

1）硬件系统采用嵌入式单片机为主要控制核心，实现恒流、恒压刺激
2）声音延时、电压及电流值采用软件直接设置
3）每个电极上都具有峰值可调的方波信号
4）各电极都采用循环移位脉动刺激方式，使动物承受的电流为恒定值，与传统的固定电极刺激相比，避免了因动物站立在相同电极上而不能刺激的缺点
5）电栅电压调整范围30~120V(方波峰值)，调整步长1V，峰值电压误差小于5%
6）电栅限流调整范围0.04~3.5mA,调整步长0.02mA,电流误差小于0.04mA,可根据需要任意设值
7）各电栅上的方波刺激频率为96Hz,误差1%
8）刺激声音延时0-255秒
9）声音30~120分贝
10）接口方式USB2.0
11）本刺激系统适合不同大小的动物
12）输入电压AC220V，50Hz
13）主机箱尺寸300×300×300mm

实验范例（1）

      包括三个阶段

第一阶段：条件性训练（第1天）

无刺激     180s

声音信号   30s

电击       2s

无刺激     20s
第一阶段为训练实验，实验动物被给予条件性声音刺激。

第二阶段：环境相关（2天）

无刺激     180s

第二阶段将实验动物放入第一阶段中的环境中以期评价环境相关的条件性恐惧程度。

第三阶段：改变的环境相关信息（2天+2h）

无刺激    180s

声音      180s

无刺激    60s

改变环境信息（比如在实验箱中放入一个分隔板、改变光源和背景噪音或用其他溶液清洗实验箱等）后观察动物的条件性恐惧程度。刺激的顺序由实验者决定。

 

实验结束后通过软件分析系统对记录的数据进行分析。

       以上的实验中，第二阶段没有给与任何刺激但是实验动物表现出明显的环境相关性恐惧，表现为活动性明显减少，但是并没有出现freezing反应。在第三阶段，同一只动物在改变了环境后没有表现出任何不动反应（活动性减少），但是在给与声音信号后，可以观察到明显地条件性恐惧freezing反应。

 实验范例（2）

模型的制备：将大鼠放在动物饲养室内适应一周。饲养室内温度为24±0.5℃，湿度为60%，光：暗周期为12h12h（光照时间为800-2000），随机分笼单独饲养，自由进食、饮水。

A．条件性恐惧的建立将大鼠分别放入斯金纳箱（箱子底部为铜条栅栏，可通电）内,适应2分钟后再给予单一频率声音信号(4.5KHZ,60dB,30S，该声音由美国Adobe公司的Adobe Audition2.0软件制作)适应4次（两次声音间隔1-4分钟）,然后再给予6次以声音信号为提示的不可逃避足底电击(1mA,5s)，声音与电击同时结束，两次声音间隔为1-4分钟，共28分钟。动物在被电击时发生惊叫、惊跳、逃避等,听到声音提示时出现慌张、逃避或者僵立行为（除呼吸外无其他运动行为），这样建成恐惧动物模型（以下简称建模）。实验结束后让动物在斯金纳箱内继续停留2分钟后放回饲养笼饲养。每次实验结束后用90%酒精擦拭箱底，用湿布擦拭箱壁，以避免残留气味对后续实验大鼠的影响。

B．恐惧消退训练24h后将已经建立条件性恐惧的动物再次放入斯金纳箱内，仅给予声音信号16次，两次声音间隔为1-2分钟，共24分钟。恐惧对照组在对应的时间点放进斯金纳箱内24分钟，不进行消退训练（不给声音刺激）。

C．条件性恐惧消退保持测试恐惧对照组和恐惧消退组（注：此时大鼠分为两组：恐惧消退组和对照组）分别在恐惧消退训练后的第1、3、7天将大鼠放在训练箱内，给予5次声音信号，时间间隔为0.5s，记录3分钟内的不僵立时间，计算3分钟内不僵立时间百分比，作为消退保持成绩。百分比越高，表明消退保持成绩越好。

可记录的数据和参数

1）Freezing相关：实验时间、freezing总次数、每次freezing时间点、每次freezing持续时间、freezing总时间、freezing时间占总时间的百分比。
2）活动度相关：总实验时间、总距离(cm)、总平均速度(cm/s)、每个阶段的时间、距离及平均速度。

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