场景恐惧实验分析系统实验-教学用电学仪器

场景恐惧实验分析系统实验

场景恐惧实验系统（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*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（条件刺激），随后给予（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*记忆的信息。
场景恐惧实验介绍：

场景恐惧是基于巴普洛夫条件反射而建立的。它测定动物学习、记忆不悦经历和环境暗示之间关联的能力。常用声音或光暗示作为条件以厌恶性刺激作为非条件刺激二者配对出现。经过这种CS-US训练，动物不仅学会声音和之间存在联系，而且知道和周围环境之间也存在某种联系。前者为听觉暗示条件恐惧或暗示条件恐惧后者为关联条件恐惧。恐惧是非灵长类动物少有的几种情感反应。动物经历条件恐惧后，当再次接触条件刺激时，会产生一系列的生理反应，包括自主神经紧张、应激激素分泌增加以及防御行为增多，等等。凝滞即是动物防御行为的一种，是指动物除呼吸之外没有任何其他活动，犹如在黑夜处于迎面而来的汽车强灯照射之下的惊鹿，一动不动。它被认为是评价啮齿类动物恐惧的可靠指标。

参与条件关联学习过程的脑部结构主要为杏仁核和海马。前者调节恐惧，后者调节与恐惧性事物相关联的学习认知。所以，这一模型主要用于杏仁核和海马依赖的记忆。动物不需要禁水或禁食，且实验设备较为简单，训练时间相对较短。因此，该模型广泛用于转基因小鼠敲除小鼠的行为表型研究。

场景恐惧实验分析系统分为三个阶段：

阶段：条件性训练（1 天）   无刺激 180s
声音信号 30s  2s     无刺激 20s
阶段为训练实验，实验动物被给与条件性       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。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反应。

场景恐惧实验结算与分析：

因为不同类型的学习凝滞时间不同，所以*常使用百分计：

关联=（关联测试中的凝滞得分/30）*

变更关联（条件刺激前）=（变更关联中的凝滞得分/18）*

听觉暗示（条件刺激）=（听觉条件刺激中凝滞得分/18）*
对每一不同的凝滞测试计分进行重复测量单因素方差分析（ANOVA），从此比较关联和变更关联或听觉暗示之间的条件恐惧程度，并确定组间差异。一般而言，动物在听觉暗示中的凝滞行为要比关联测试的多。在变更关联测试中，由于关联条件箱已被改造得“面目全非”，训练时动物获得的对周围环境的关联几乎不存在，因此，凝滞行为应该*少。关联与变更关联差别很大，凝滞计分差别越大。
如果动物在第二天的关联测试和听觉暗示测试中出现凝滞，而在变更关联测试中不表现凝滞行为，则可认定：动物的感觉和运动功能均正常；能记住前一天与厌恶刺激配对出现的暗示信号；能分辨前一天不与厌恶刺激配对出现的暗示信号，说明动物具有正常的记忆。这些测试中的任何一项增强或减弱，提示调节记忆情感部分的神经解剖、神经递质和基因可能发生变化。

场景恐惧实验硬件：

由铝合金、医用有机玻璃制成，方便拆卸更换，无毒无味，外观美观坚固耐用。实验环境由场景集控器控制，集控器集成了通风扇、蜂鸣器、LED 白光灯和红外灯等，安装于实验箱顶盖上，用来提供实验所需的环境及条件性刺激信号。2 条件控制器：用于人工控制声音发生、
光源、电刺激等3 器：条件性恐惧器（与金属栅栏相连），另一端与控制器相连。装有模块的微处理器提供持续的电流刺激，通过软件可调刺激电流。

场景恐惧实验方法设备：

包括条件恐惧箱、隔音箱和关联条件箱，条件恐惧箱包括与箱底格栅地板相联的发生器（可产生0.1~1.0mA的各种强度的）、声音发生器（可产生宽频的卡嗒声或低频音），并与计算机相联。隔音箱装有一灯、一小风扇（用于通风和产生背景音）以及一个与声音发生器相联的扩音器。隔音箱门上有一猫眼，用于观察操作箱内的动物。一个隔音箱内可放置两个操作箱，这样可同时观测两只动物，但两动物彼此不能互相看见。关联箱由透明有机玻璃制成，有可移动的格栅式地板和纱窗式顶部。为防止动物滑至格栅下面，格栅条之间距离应足够短。对小鼠和年幼大鼠，关联条件箱通常为26cm_*21cm_*10cm；格栅地板由不锈钢条（直径1.5mm，*间距小鼠为0.5cm、年幼大鼠为1.2cm）组成。对成年大鼠，关联箱通常为29cm_*23.5cm_*19.5cm，格栅地板包括16根不锈钢条（直径2.5cm、*间距为1.25cm）。此外，还有电压计和声强计，用来检测刺激强度。

场景恐惧实验计算方法与实验：

因为不同类型的学习凝滞时间不同，所以*常使用百分计：

关联=（关联测试中的凝滞得分/30）_*

变更关联（条件刺激前）=（变更关联中的凝滞得分/18）_*

听觉暗示（条件刺激）=（听觉条件刺激中凝滞得分/18）_*

对每一不同的凝滞测试计分进行重复测量单因素方差分析（ANOVA），从此比较关联和变更关联或听觉暗示之间的条件恐惧程度，并确定组间差异。一般而言，动物在听觉暗示中的凝滞行为要比关联测试的多。在变更关联测试中，由于关联条件箱已被改造得“面目全非”，训练时动物获得的对周围环境的关联几乎不存在，因此，凝滞行为应该*少。关联与变更关联差别很大，凝滞计分差别越大。

 如果动物在第二天的关联测试和听觉暗示测试中出现凝滞，而在变更关联测试中不表现凝滞行为，则可认定：动物的感觉和运动功能均正常；能记住前一天与厌恶刺激配对出现的暗示信号；能分辨前一天不与厌恶刺激配对出现的暗示信号，说明动物具有正常的记忆。这些测试中的任何一项增强或减弱，提示调节记忆情感部分的神经解剖、神经递质和基因可能发生变化。

场景恐惧实验注意事项：

1．动物对的反应部分地取决于非条件刺激的强度和痛#。当动物（尤其是基因改变的动物，如转基因或基因敲除小鼠）不能学会关联条件反射时，可能是强度不够或痛#偏高所致。对条件反应程度与强度进行比较分析，可排除对强度因素的疑虑；对刺激电流强度（0.1~0.7mA）与反应作一“量-效曲线”，可评价动物的痛#或对的敏感性。此外，格栅地板若沾有动物的排泄物也可改变电刺激强度。因此，应保持格栅地板的清洁与干燥。

2．由于老年动物听力减弱甚至丧失，对听觉暗示可能反应迟钝或无反应。此外，有些品系的小鼠，即使在成年早期，对高频音刺激的反应尤其减弱。因此，用这一模型测定老年动物或某些品系的小鼠时应特别谨慎，并避免用高频音刺激。

3．要使动物在关联测试中表现凝滞行为，必须让其在操作箱内有适当的时间。应避免将动物放入箱内便立即给予电刺激，因为这样动物没有时间在与箱内环境（关联）之间形成联系。

4．观察者必须快速、准确地判定动物是否表现凝滞行为，而不应在整个10s观察期间死盯着动物，以免动物在这10s间隙活动而导致计分不准。不同观察者应用同一种方法计分，两名观察者计分之间的相关系数应在0.98以上。同样地，当采用自动计分系统进行计分时，应对系统进行调节，使之与人工方法计分相比，两者的相关系数在0.98~1之间。

5．在本实验中，先测试关联学习，再测试暗示条件反应。在关联测试中没有听觉暗示刺激，因此，动物在暗示条件测试时对听觉刺激的反应有可能发生消退（extinction）。理论上，这种听觉暗示反应可能减弱。为消除这种实验偏差，将其中一半动物先测试听觉暗示反应，一小时后再检查关联条件反应。

6．实验分两天进行。训练和测试应在每天的同一时间进行。测试（凝滞计分）所花的时间比训练要长的多，因此，同一批训练的动物不宜过多。

7．暗示和关联两种条件恐惧可表现出发育差异和基因差异。例如，年龄在18天的大鼠有听觉条件恐惧，但极少有关联条件恐惧；而到23天时，关联和听觉暗示条件恐惧都有。有些品系的小鼠（如DBA/2小鼠）只有很弱的关联条件恐惧，但听觉条件恐惧却很好。

8．对有些基因型动物，如果预先让其短暂适应关联条件，关联学习会得到改善。一般认为这与海马功能增强有关。这种适应通常在训练前一天进行，而且时间很短（30~60s）。

9．暗示条件恐惧由侧杏仁核调节，而关联条件恐惧由杏仁核和海马共同介导。毁损这些脑区可削弱或阻断暗示与关联恐惧条件反射

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