淺析大鼠飲水獎賞條件反射的建立及其習得規律

瀏覽次數：1402　發布日期：2022-4-29　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

射類型涉及到的神經機制并不一致，其中經典條件反射的中樞主要涉及皮質下結構，例如恐懼性條件反射屬于情緒性學習，其中樞位于杏仁核，而眨眼條件反射屬于運動性學習，其中樞位于小腦。而獎賞性條件反射行為需要覺察功能的參與，涉及更為復雜的神經機制，相關領域目前對其了解甚少。飲水條件反射是一種涉及獎賞行為的條件反射，Petr 等應用飲水條件反射模型研究聽覺皮層和丘腦對聲音刺激行為的調節，Heath 等應用該行為研究了大腦皮層對學習認知功能的調控，但類似研究采用固定動物進行訓練，且國內相關領域尚未有應用該模型的研究報道。本研究通過配對呈現條件刺激( CS) 與獎賞性非條件刺激( US) ，成功建立了大鼠飲水獎賞條件反射，為我們后續研究條件反射的神經機制提供了有效模型。

實驗方法

所有大鼠于實驗開始前48小時進行限制飲水，即僅于每日16: 00 時給予5分鐘的自由飲水，以保持基本飲水需求并制造次日訓練過程的饑渴感，直至實驗結束。飲水條件反射訓練前3日，每天將大鼠放入訓練箱內自由活動1小時，不給予任何CS及US，以適應訓練環境。條件訓練在密閉隔音暗箱( 30cm×43cm×35cm) 中進行，環境聲級為45dB 左右，以2000 Hz、90dB、500ms 的純音作為CS，以飲水條件反射自動訓練裝置瞬時性給予的水滴作為US，每次約20μl。通過本實驗室研發的紅外發射及接收裝置探察大鼠飲水舌尖對發光二極管光路的阻斷效應，通過接收二極管將該效應轉換為電信號，作為大鼠的飲水反應活動(圖1a)。通過M6240生理記錄儀( 圖 1b) 對該信號進行記錄，并同步記錄每次訓練過程中的聲音和水滴標記。

配對組的訓練分為適應期 3 天、配對期 10 天和消退期 5 天; 假配對組則為適應期 3 天、假配對試驗10 天和消退期 5 天。訓練次數均為 100 次/天。適應訓練是指僅給予 CS 而不給予 US 的訓練模式，旨在盡量減小因 CS 而引起的驚嚇反應，避免影響實驗結果及數據的準確性。假配對訓練是指系統通過隨機的方式呈現 CS 和 US，二者間的呈現間隔 2～10s 變化，目的在于使 CS與 US之間的關聯性降到最小。配對訓練是指在 CS 結束后1500ms呈現一個固定的 US，每次配對訓練間隔 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結束后 1500 ms 內，大鼠在聽見聲音后做出飲水動作稱為一次條件性飲水反應，大鼠的飲水習得率( CＲ%) = 一天訓練總條件性飲水反應次數/100 ×100%，飲水潛伏期為 CS 起點與條件性飲水反應開始時刻之間的時間間隔。

注意事項

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

該模型建立的主要難點在于獎賞性 US 的量的控制。當水量過小時，動物對 CS與 US 的敏感性降低，有時對二者產生不易產生聯系; 當水量過大時，動物有時會出現非觸發式飲水，即不通過給水噴頭獲取飲用水，轉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，都將影響到行為訓練的進展和實驗數據的準確性，所以如何將水流量控制在最佳水平是該模型成功的關鍵。

條件化飲水獎賞反射行為涉及復雜的神經機制，該模型的建立為探討操作式條件反射以及復雜學習記憶行為的中樞機制打下了基礎。由于該行為涉及高級覺察功能，未來應針對前額葉、海馬等腦區對于該行為的影響及其中樞通路機制進行深入研究。

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