淺析大鼠飲水獎(jiǎng)賞條件反射的建立及其習(xí)得規(guī)律

瀏覽次數(shù)：1095　發(fā)布日期：2022-4-29　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

射類型涉及到的神經(jīng)機(jī)制并不一致，其中經(jīng)典條件反射的中樞主要涉及皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)，例如恐懼性條件反射屬于情緒性學(xué)習(xí)，其中樞位于杏仁核，而眨眼條件反射屬于運(yùn)動(dòng)性學(xué)習(xí)，其中樞位于小腦。而獎(jiǎng)賞性條件反射行為需要覺察功能的參與，涉及更為復(fù)雜的神經(jīng)機(jī)制，相關(guān)領(lǐng)域目前對(duì)其了解甚少。飲水條件反射是一種涉及獎(jiǎng)賞行為的條件反射，Petr 等應(yīng)用飲水條件反射模型研究聽覺皮層和丘腦對(duì)聲音刺激行為的調(diào)節(jié)，Heath 等應(yīng)用該行為研究了大腦皮層對(duì)學(xué)習(xí)認(rèn)知功能的調(diào)控，但類似研究采用固定動(dòng)物進(jìn)行訓(xùn)練，且國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域尚未有應(yīng)用該模型的研究報(bào)道。本研究通過配對(duì)呈現(xiàn)條件刺激( CS) 與獎(jiǎng)賞性非條件刺激( US) ，成功建立了大鼠飲水獎(jiǎng)賞條件反射，為我們后續(xù)研究條件反射的神經(jīng)機(jī)制提供了有效模型。

實(shí)驗(yàn)方法

所有大鼠于實(shí)驗(yàn)開始前48小時(shí)進(jìn)行限制飲水，即僅于每日16: 00 時(shí)給予5分鐘的自由飲水，以保持基本飲水需求并制造次日訓(xùn)練過程的饑渴感，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。飲水條件反射訓(xùn)練前3日，每天將大鼠放入訓(xùn)練箱內(nèi)自由活動(dòng)1小時(shí)，不給予任何CS及US，以適應(yīng)訓(xùn)練環(huán)境。條件訓(xùn)練在密閉隔音暗箱( 30cm×43cm×35cm) 中進(jìn)行，環(huán)境聲級(jí)為45dB 左右，以2000 Hz、90dB、500ms 的純音作為CS，以飲水條件反射自動(dòng)訓(xùn)練裝置瞬時(shí)性給予的水滴作為US，每次約20μl。通過本實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的紅外發(fā)射及接收裝置探察大鼠飲水舌尖對(duì)發(fā)光二極管光路的阻斷效應(yīng)，通過接收二極管將該效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，作為大鼠的飲水反應(yīng)活動(dòng)(圖1a)。通過M6240生理記錄儀( 圖 1b) 對(duì)該信號(hào)進(jìn)行記錄，并同步記錄每次訓(xùn)練過程中的聲音和水滴標(biāo)記。

配對(duì)組的訓(xùn)練分為適應(yīng)期 3 天、配對(duì)期 10 天和消退期 5 天; 假配對(duì)組則為適應(yīng)期 3 天、假配對(duì)試驗(yàn)10 天和消退期 5 天。訓(xùn)練次數(shù)均為 100 次/天。適應(yīng)訓(xùn)練是指僅給予 CS 而不給予 US 的訓(xùn)練模式，旨在盡量減小因 CS 而引起的驚嚇反應(yīng)，避免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。假配對(duì)訓(xùn)練是指系統(tǒng)通過隨機(jī)的方式呈現(xiàn) CS 和 US，二者間的呈現(xiàn)間隔 2～10s 變化，目的在于使 CS與 US之間的關(guān)聯(lián)性降到最小。配對(duì)訓(xùn)練是指在 CS 結(jié)束后1500ms呈現(xiàn)一個(gè)固定的 US，每次配對(duì)訓(xùn)練間隔 40 ～ 50 s( 圖 1c) ; 在消退期，僅給予大鼠 CS 而并不給予任何 US。在 CS結(jié)束后 1500 ms 內(nèi)，大鼠在聽見聲音后做出飲水動(dòng)作稱為一次條件性飲水反應(yīng)，大鼠的飲水習(xí)得率( CＲ%) = 一天訓(xùn)練總條件性飲水反應(yīng)次數(shù)/100 ×100%，飲水潛伏期為 CS 起點(diǎn)與條件性飲水反應(yīng)開始時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。

注意事項(xiàng)

大鼠條件化飲水反射行為的習(xí)得非常迅速，在第七天的訓(xùn)練后基本可達(dá)到 60%以上水平，潛伏期也降至 500 ms 內(nèi)，而且消退也同樣迅速，在第三天迅速降至 10%以內(nèi)，與眨眼條件反射習(xí)得和消退所需的時(shí)間相似，但是明顯長(zhǎng)于恐懼性條件反射。

該模型建立的主要難點(diǎn)在于獎(jiǎng)賞性 US 的量的控制。當(dāng)水量過小時(shí)，動(dòng)物對(duì) CS與 US 的敏感性降低，有時(shí)對(duì)二者產(chǎn)生不易產(chǎn)生聯(lián)系; 當(dāng)水量過大時(shí)，動(dòng)物有時(shí)會(huì)出現(xiàn)非觸發(fā)式飲水，即不通過給水噴頭獲取飲用水，轉(zhuǎn)而利用水滴直接滴落在口腔的“接飲”式飲水。不管是水量過小還是過大，都將影響到行為訓(xùn)練的進(jìn)展和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以如何將水流量控制在最佳水平是該模型成功的關(guān)鍵。

條件化飲水獎(jiǎng)賞反射行為涉及復(fù)雜的神經(jīng)機(jī)制，該模型的建立為探討操作式條件反射以及復(fù)雜學(xué)習(xí)記憶行為的中樞機(jī)制打下了基礎(chǔ)。由于該行為涉及高級(jí)覺察功能，未來應(yīng)針對(duì)前額葉、海馬等腦區(qū)對(duì)于該行為的影響及其中樞通路機(jī)制進(jìn)行深入研究。

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