【目的】與獎賞系統(tǒng)失調(diào)相關的情緒性ji病,如快感缺乏造成的抑郁癥、焦慮癥、自 閉癥,或過度追求獎賞刺激造成的成癮、強迫癥等ji病,嚴重影響患者日常生活。這類精神障礙ji病患病率高,發(fā)病機理不清,目前對其仍缺乏有效zhi療方法。2019 年中國精神衛(wèi)生調(diào)查(CMHS)表明,除老年期癡呆外,6類精神障礙的終生加 權患病率為16.6%,即七分之一的居民在一生中發(fā)生至少一種精神障礙ji病。研 究這類精神障礙ji病的發(fā)病機理,尋找有效的治=zhi療方法,是神經(jīng)科學界研究的重占和執(zhí)占。
1、位置偏好實驗介紹及其應用
在以小鼠為模型的研究中發(fā)現(xiàn),和人類一樣,小鼠也無時無刻不在追尋“快 感”,這種“快感”情緒的表現(xiàn)包含客觀性和主觀性兩個方面。現(xiàn)代神經(jīng)生物學 的方法使我們能觀察到一些客觀反應的變化(比如利用電生理、雙光子鈣成像技 術等觀察神經(jīng)元活性變化),隨后大腦通過皮質(zhì)邊緣環(huán)路將一些客觀反應轉(zhuǎn)化成 一種愉悅情緒的主觀感受,進而產(chǎn)生相應的行為變化。哺乳類動物大腦的一項基 本任務就是對環(huán)境刺激的情感或動機效價進行評價,即判斷是有“利”或有“弊” 的環(huán)境,從而迅速做出靠近(approach)或者逃避(avoidance)的行為反應。在對小鼠情緒反應的研究過程中,經(jīng)常會選擇一些基礎的行為學范式來對動物在 實驗過程中出現(xiàn)的各種不同愉悅或厭惡情緒主觀反應的判斷。比如實時位置偏好 (Real-time Place Preference, RTPP)、條件位置偏好(Conditioned Place Preference, CPP)等,根據(jù)動物對環(huán)境的選擇性靠近或逃避的主觀行為反應,來衡量環(huán)路刺激 所造成的客觀變化。
神經(jīng)科學家們致力于找到一些與獎賞或厭惡情緒直接相關的腦區(qū)和神經(jīng)環(huán) 路,建立因果關系,為ji病zhi療找到新方法。如找到一些獎賞情緒相關腦區(qū),通 過激活該腦區(qū)或環(huán)路產(chǎn)生增強的“偏好”反應(如“靠近”等),或者是一些厭 惡情緒相關腦區(qū),通過激活相應腦區(qū)或環(huán)路之后,使所見的“偏好”反應減少(如 產(chǎn)生“逃避”行為)。
2、位置偏好實驗的分類
常見的位置偏好實驗包括條件位置偏好和實時位置偏好。
條件位置偏好(CPP)是巴甫洛夫條件反射的一種形式,用來測量動物對某 種物體或環(huán)境的一種動機行為。主要原理是通過測量動物在與刺激相關的區(qū)域停 留的時間,來推斷出動物對刺激的喜愛或厭惡程度。
經(jīng)典的條件位置偏好箱由不同環(huán)境的三個區(qū)域組成,一般分為刺激區(qū)、非刺 激區(qū)和中間區(qū)。在以往的研究中,條件位置偏好箱被廣泛的用于研究各類藥wu/ 酒精成癮的形成、消退、恢復過程。主要做法是將藥wu等刺激與條件位置偏 好箱一側(cè)箱體進行多次偶聯(lián)匹配刺激,經(jīng)過一段時間的訓練之后,小鼠對匹配的 環(huán)境產(chǎn)生喜愛/厭惡,就會表現(xiàn)為在刺激區(qū)停留時間更長/更短。也可以根據(jù)實驗 目的對其中一些環(huán)節(jié)進行改變,探索成癮模型形成的條件等。
由于現(xiàn)代神經(jīng)科學的迅速發(fā)展,光遺傳學已經(jīng)廣泛運用于神經(jīng)科學的研究, 一種基于光遺傳學技術的條件位置偏好模型被廣泛使用,它被稱為實時位置偏好。實時位置偏好通過實時激活/抑制相關神經(jīng)環(huán)路,觀察動物位置偏好的差異,從 而直觀判斷刺激環(huán)路是否參與獎賞厭惡調(diào)節(jié)。
以上兩種方法通常都以小鼠或大鼠為研究對象,本文中探索ECT環(huán)路是否參 與編碼偏好行為,用到了實時位置偏好行為學模型。
主要材料和設備
行為測試箱
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攝像頭
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上海欣軟
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攝像頭支架
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采集卡
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上海欣軟
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SuperMaze動物行為分析軟件
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上海欣軟
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473nm藍光激光器
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杭州紐頓
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75%酒精
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鼎國
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3、CPP實驗方法
采用的實時位置偏好(RTPP)包括連續(xù)兩天的實驗。
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第Yi天為基線檢測,每只小鼠從中央箱放入之后,開始三箱的自由探索, 每只小鼠探索時間為lOmin,軟件將自動記錄小鼠運動軌跡、平均速度以及在 各箱停留的時間、進入次數(shù)等參數(shù),將其結(jié)果記為baseline。
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Di二天為RTPP測試階段,任意選定一側(cè)環(huán)境箱為刺激箱(stimulate chamber),將小鼠放入中央箱,讓其自由探索,每當小鼠重心進入指定的刺激 箱一側(cè)時,手動給予小鼠473nm LED光照。RTPP階段,每只小鼠探索時間為 lOmin,利用欣軟公司supermaze軟件分析系統(tǒng),自動實時自動記錄小鼠運動軌 跡、平均速度以及在各箱所停留的時間、進入次數(shù)等參數(shù),將其結(jié)果記為RTPP。
(根據(jù)文獻參考以及腦區(qū)實際神經(jīng)元放電模式,不同腦區(qū)給予光照刺激的刺 激頻率(frequency)、脈沖寬度(pulse width)等略有差別,BLA、NAC區(qū)均 給予雙側(cè)20Hz, 15ms刺激。每次實驗前,需用光強檢測器檢測光纖末端輸出 光強,以保證效率,本文實驗光纖末端光強為10mw左右。同時為了避免長時 間光照造成的光損傷,每個循環(huán)連續(xù)給光%后,將有2s停光間歇期,即(8s- on-2s-off)的策略)。
4、注意事項
4.1 實驗開始前一周,開始每天輕微撫摸小鼠,使小鼠熟悉實驗員氣味,熟 悉被抓弄、撫摸等。
4.2 如遇冬季或夏季,每次實驗前,提前將行為學室空調(diào)打開,避免不適宜 溫度影響小鼠行為表現(xiàn)。
4.3 每次實驗前,小鼠先放入行為學室適應半小時以上。
4.4 每只小鼠實驗結(jié)束后,應用75%酒精徹底清潔實驗箱,避免小鼠行為結(jié) 果受到上一只小鼠的氣味影響。
4.5 小鼠應該面朝墻壁放入中央?yún)^(qū),減少人為因素對小鼠行為狀態(tài)的影響。
4.6 每次實驗的時間點應該固定,并且選定一個light cycles (7:00-19:00) 或者是black cycles (19:00-次日7:00),避免由于實驗時間點不同而影響小鼠 的基礎運動水平,造成實驗結(jié)果偏差。
光遺傳實驗時,每次實驗前用無水乙醇清潔光纖接口,避免接口被臟污 覆蓋,影響通光率。每次實驗開始前,需測定激光是否穩(wěn)定,以及光強是否達 到設置標準。給予473nm LED光照激活刺激時,應避免連續(xù)長時間給光造成光損 傷,連續(xù)給光一段時間后,Zui好設置適當時間的停光間歇期。
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