人类和动物的心理内部活动过程是无法直接观察到的,科学家只能根据可观察到的刺激反应来推测脑内发生的过程,对脑内记忆过程的研究也只能通过人类或动物学习或执行某项任务后,间隔一定时间,测量他们的操作成绩或反应时间来衡量这些过程的编码形式、贮存量、保持时间以及它们所依赖的条件等等。学习记忆实验方法的基础是条件反射,各种各样的方法均由此衍化而来,避暗穿梭实验就是其中的一种较常用的方法。
避暗( step-through/dark-avoidance,ST)是利用鼠类的嗜暗习性设计的,主要测试动物对明暗辨别的学习记忆能力。动物由于嗜暗习性而偏好进入并在暗室停留,进入暗室或停留暗室时则受到电击,动物为避免伤害而寻找安全区(明室),经几次反复后,最终记住安全区域。
穿梭实验(shuttle-box test) 是指如果动物在规定时间内对某一特定信号(如灯光、声音)不发生反应,则给予惩罚性刺激(常用电刺激),使动物穿梭至对侧安全区(被动条件反射),在一定时间内反复训练后则可形成将特定信号与惩罚性刺激结合起来的条件反射--主动逃避反应(主动条件反射)。主动条件反射形成后,可进行信号消退测试,是一种高级、复杂的联想式程序性记忆的获得与巩固过程。
赛昂斯生产的SA222型避暗穿梭测试仪包含大小鼠活动箱,光、声、电刺激装置以及Shuttle Passive实验分析软件。
该仪器具有双模式切换功能,第一种为穿梭试验模式,第二种为避暗试验模式。
技术参数 Technical Parameter
1.控制方式:7英寸全彩TFT触摸屏 ,分辨率:800*480;
2.测定时间:1-900分钟 ,循环次数:0-250次;
3.电栅限流调整范围:0-5mA,步进0.05mA;
4.*穿梭警示信号:灯光、声响、声响+灯光;
5.惩罚延时:0~20s,惩罚时间:1~100s,提示时间:1~100s,间隔时间:1~100s ;
6.实时显示动物状态,包括:实验状态,计时状态,潜伏期,穿梭次数,主动逃避,被动逃避和错误次数;
7.系统自动保存200组实验数据,实验员可以浏览任意实验数据,并同时提供打印和上传至电脑,方便用户后期处理数据;
8.主机尺寸:长宽高:220×220×300mm,重量:5.8kg;
9.大鼠:外观尺寸:620x360x270mm,活动区域:300x300x200mm
小鼠:外观尺寸:400x250x170mm,活动区域:190x190x110mm
10.电源输入:AC100V~240V , 50/60HZ,功率:24W。
避暗实验
测试箱暗室底部通电后,先将小鼠放入测试箱中训练3min,小鼠受电击逃往明室。正式测试开始时将小鼠背对洞口放入明室,小鼠进入暗室则受到电击,避暗仪自动记录5min内小鼠进入暗室的次数,即为错误次数,和首次进入暗室的时间,即为避暗潜伏期。
穿梭实验
动物置于活动箱任一室适应3~5min后实验开始,计算机按设定的条件刺激和非条件刺激强度(持续时间、间隔时间、电压值)给予一个周期的刺激,如此反复多次。
1.获得
以每天设定的穿梭次数(30~60次),或者每天固定实验时间(一般为30min)作为训练参数。实验开始后给予条件刺激(灯或声音),持续3~5s,而后15~30s同时给予非条件刺激(40~60V的电刺激)。刺激结束后间歇5~10s后开始下一个刺激周期,如此反复。记录动物在规定时间内的被动穿梭动作(条件刺激和非条件刺激给予后穿梭到对侧的行为)、主动穿梭动作(条件刺激后,非条件刺激到来之前穿梭到对侧的主动行为)。记录动物被动(主动)穿梭的次数、潜伏期、路程、速度和时间。
以连续3次主动穿梭(灯亮后、通电前的逃避反射)判为主动条件反射形成。
2.消退
动物形成主动条件反射后(条件刺激后,非条件刺激到来之前穿梭到对侧的主动行为),操作方法同获得模式,但停止给予电刺激,观察动物主动条件反射的消退时间,可用于评价动物对非条件刺激记忆的保持能力。
避暗穿梭实验主要用于评估动物对条件刺激的学习和记忆能力。同时,还可用于研究动物的认知功能,包括感知、记忆、学习和适应性。通过引入电刺激作为负面反馈,研究者可以评估动物对不同刺激的避免和逃避行为,进而深入了解认知功能的表现。
另外,该实验也常用于评估药物对学习和记忆的影响。研究者可以在实验中引入药物或其他干预手段,观察其对动物行为的改变,从而研究认知功能的药理学基础。
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