今日动物行为学实验 之 穿梭实验(active avoidance)

一、实验原理

穿梭实验(active avoidance)是定量测定动物行为学改变的重要手段，属于经典的联合型学习条件反射，动物通过学习能回避有害的刺激。穿梭实验底部为不锈钢栅，使用电流加非条件刺激，电击动物足底。顶部配置有噪声发生器或光源，用来产生条件刺激。条件刺激数秒钟后电击。若在铃声刺激安全间隔期内大鼠逃向安全区则为主动回避反应；如果在条件刺激安全间隔期内大鼠未逃向安全区，则通以交流电击后逃向安全区的为被动回避反应阳性，否则为主动、被动回避反应阴性，此为一个循环周期。经过反复训练后，只给条件刺激，大鼠即逃到对侧安全区以逃避电击，此即形成了条件反射或称主动回避反应，计算机自动控制系统可记录相关的动物行动参数。主动回避时间是指动物接受条件刺激的时间长短，该值越短，说明动物主动回避反应越迅速，学习记忆能力越强。

该实验广泛用于学习记忆功能、认知神经科学、神经生理学、神经药理学、认知功能退行性变性等实验研究方面的研究，简单易操作，容易判别结果，可信度高，既可单独作为检测实验提供课题参数，也可以作为其他学习记忆和认知功能实验的辅助或预筛选实验。

二、实验装置

厂家：上海欣软信息科技有限公司

型号：XR-XC105

材质：采用无味的ABS塑料材质，颜色为黑色（内侧壁）

组成：SuperAPAS穿梭实验视频分析软件、穿梭箱（大小鼠、底部可通电）、SuperShocker刺激控制器以及隔音箱、扬声器、视频设备

三、实验方法

1.在实验前1-2天，每天抚摸实验动物1-5min，借以消除实验动物对实验者的恐惧。

2.训练期：先让动物在测试箱中自由活动5min，以消除探究反射。将动物置于穿梭实验箱电击区。先给予条件刺激(灯光)和(或)蜂鸣音（纯音刺激）20 s（时长可调节），然后给以10s（时长可调节）的电刺激(电流强度为0.2-0.8mA，可调节)。如果在亮灯或声音响20 s内大鼠逃向安全区为主动回避反应，电击后才逃向安全区为被动回避反应。经过数次训练后，大鼠可逐渐形成主动回避性条件反应，从而获得记忆。共训练20～40次，即设定测试次数为20～40次。

3.正式测试期：做实验时，将实验动物置于穿梭箱电击区，方法步骤同训练期。记录动物遭受电击的次数(被动回避的次数)以及动物主动回避的次数；也可以记录动物主动回避平均反应时间，该值越小，说明动物主动回避反应越迅速。

四、实验数据

主要应用的实验数据：

1.观察时间，动物在实验箱中活动的总时间，该值越小，说明动物发生主动回避次数越多

2.主动回避次数，实验开始后动物在灯光声音发生过程中逃至安全区的次数

3.被动回避次数，动物受到电刺激发生躲避逃至安全区的次数

4.主动回避平均反应时间，记录每次从灯光或声音开始到发生主动回避的时间，将其累计总和除以主动回避次数得到该值

5.被动回避平均反应时间，记录每次从电刺激开始到发生被动回避的时间，将其累计总和除以被动回避次数得到该值

6.其余指标：无反应次数、主动回避潜伏期、被动回避潜伏期

其中主动/被动回避次数指标作为评价学习记忆能力的重要指标，主动回避次数值越大，说明动物记忆能力越好，主动回避平均反应时间值越小，说明动物记忆越深刻，反应越迅速

五、注意事项

1． 保持实验室安静，光线不宜过强，尽量避免给动物额外刺激。2． 实验中应及时清除铜栅上的粪便等杂物，以免影响刺激鼠的电流强度。3． 动物在24h内有其活动周期，故每次实验应选择同一时间(上午8～12点或下午1～4点)，前后2天的实验要在同一时间内完成。

4. 电栅栏每次清洗后需要等完全干燥以后再次使用，以免引起电流刺激不均匀或者短路。

5. 如果老鼠长时间逗留徘徊在实验箱中间过道门位置，在正常人为干扰下也不能离开，应该考虑剔除该数据。

6. 在电刺激时候，有些动物会选择一些特殊的方式来躲避，比如瞬间多次跳跃或者支撑性站立起来，这些偶然情况也会导致正常的主被动回避次数出现较大误差，也应该考虑剔除。