【原】【脑声常谈】动物实验云课堂：前脉冲抑制反应实验（PPI）测试方法

脑声常谈 2023-09-21 发布于上海

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实验简介

前脉冲抑制（PPI），也被称为惊吓反射，即弱刺激抑制随后更强的惊吓刺激的惊吓反应。PPI的损害被认为与感觉运动门控机制的功能障碍有关；对人类的临床研究表明，精神分裂症、分裂型人格障碍、强迫症和亨廷顿氏病患者的PPI受损。大脑中被认为参与PPI的部分包括伏隔核、海马体、杏仁核、内侧前额叶皮层、桥足被盖核、腹侧和纹状体。一些神经递质，如多巴胺、乙酰胆碱、血清素、谷氨酸、GABA和去甲肾上腺素也对PPI有影响。PPI是一种神经学现象，其中较弱的前刺激（前脉冲）会抑制机体对随后更强的反射诱发刺激（脉冲）的反应，通常使用惊吓反射。刺激通常是听觉刺激，但也使用触觉刺激（如在皮肤上吹气）和光刺激。当前脉冲抑制较高时，相应的单一惊吓反应会降低。惊吓幅度的降低反映了神经系统在给予微弱的先行信号以提醒机体时暂时适应强烈感觉刺激的能力。PPI 存在于许多物种中，包括小鼠和人类，小鼠对这些突然的听觉刺激会表现为惊跳行为。前脉冲抑制的缺陷表现为无法过滤掉不需要的信息。它们被认为与感觉运动门控异常有关。这种缺陷在患有精神分裂症和阿尔茨海默病等疾病的患者较为常见，因此可用该模型评价动物感觉门控功能缺陷。

材料

实验对象：可以使用任何种类的大鼠或小鼠，受试者在进行实验前需要适应
仪器：声学惊吓反射系统
软件：VisuStartle震惊反射实验软件（上海欣软）
乙醇：用来消除测试箱中的残留物
测试设置：房间应该是黑暗和安静，测试箱隔音避光，仪器应放置在稳定的台面上，并根据制造商提供的指南进行校准。
震惊实验系统，型号：XR-XZR208，上海欣软

详细的标准操作程序

该实验主要三个主要部分是前脉冲、惊吓刺激和惊吓反射。使用各种脉冲间间隔，即超前间隔（30、60、120、240 和 480 毫秒）。超前间隔从预脉冲开始到脉冲开始计算。啮齿动物实验使用30-40 dB背景噪声。预脉冲通常设置为高于背景3-12 dB。啮齿动物的惊吓反应是使用自动“惊吓室”测量。当间隔超过 500 毫秒时，前脉冲促进（响应增加）最有可能继续。实验前，受试者适应惊吓箱中超过3天，每天适应15 min。在实验开始时，每只动物在没有任何刺激的情况下被放入5分钟。在这个最初的适应期之后，每只动物被给予三个不同的惊吓声音。第1块用于惊吓脉冲的习惯化，第2块用于测试脉冲前抑制，第3块用于测试声学惊吓反应。

在Block1中，每只动物被给予5次120 dB惊吓脉冲，持续40 ms，试验间隔为10-20s。在Block2中，动物们遇到了同样的惊吓脉冲，并在他们之前加了预脉冲音调。每个受试者分别接触5个不同的前脉冲，以随机顺序呈现，共25次试验。所有预脉冲的预脉冲音调持续时间为20 ms，然后固定间隔为100 ms。每次预脉冲音调后，动物单独接受40 ms的120 dB惊吓脉冲，并记录动物的惊吓反应。第2组的所有25次试验的间隔在10-20秒之间随机变化。在第三个组中，每只动物接受25个不同的试验，10-20秒随机可变的试验间隔。采用5种不同强度的惊吓脉冲，持续40 ms。每只动物随机接受5次不同的惊吓脉冲。

整个实验的背景噪声设置为65 dB，并记录每次实验中惊吓反应的峰值振幅进行分析。

数据提取与分析

1、数据窗口导入目标数据。

2、2所有信息将在Excel文件中，包括箱号、试验编号、试验类型、空周期、S1刺激类型、S1刺激持续时间、S1水平、S1上升/下降、S1频率、S1 Aux端口、S1-S2延迟、S2刺激类型、S2刺激持续时间，S2水平、S2升降，S2频率，背景水平，无刺激峰值，无刺激峰值时间，无刺激总时间，S1延迟惊吓，S1峰值，S1峰值，S1峰值，S1峰值，S1持续时间，S1总时间，S1平均值，S2延迟惊吓，S2峰值时间，S2峰值，S2峰值到峰值，S2持续时间，S2总计，S2平均值。

3、对每个预脉冲水平的所有峰值取平均值，并报告作为PPI的结果。PPI的百分比计算方法为：[（单独惊吓脉冲的惊吓反应幅度-预脉冲加惊吓脉冲的惊吓反应幅度）/单独惊吓脉冲的惊吓反应幅度]×^[1]100

4、惊吓反应只报告在没有S1刺激下的惊吓振幅。

注意事项

某些品系小鼠在成熟后会出现高频耳聋，必须考虑听力受损的可能性；
测试箱在每只动物之后用酒精清洗，防止气味干扰；
测试房间保证安静。

参考文献

[1] Pysanenko K , Rybalko N , Bureš Z , et al. Acoustically Enriched Environment during the Critical Period of Postnatal Development Positively Modulates Gap Detection and Frequency Discrimination Abilities in Adult Rats [J]. Neural plasticity, 2021, 2021(6611922.

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[3] Faizi M , Bader PL , Tun C , et al. Comprehensive behavioral phenotyping of Ts65Dn mouse model of Down syndrome: activation of β1-adrenergic receptor by xamoterol as a potential cognitive enhancer [J]. Neurobiology of disease, 2011, 43(2): 397-413.