5-选择序列反应时间任务：一种用于啮齿类动物的注意力与冲动控制检测方法

摘要

本方案描述了五选择序列反应时间任务，这是一种基于操作条件反射的行为任务，用于研究啮齿类动物的注意力和冲动控制。测试日挑战是对标准任务的改进，可增加任务的灵活性，并能与其他操作相结合，以更全面地表征行为特征。

摘要

本方案描述了五选择序列反应时间任务（5-choice serial reaction time task），这是一种基于操作式条件反射的行为学任务，用于研究啮齿类动物的注意力和冲动控制能力。测试日挑战（test day challenges）是对标准任务的修改，可用于系统性地加重调控注意力或冲动控制的神经系统的负担。重要的是，这些挑战在正常动物中于不同实验室间对行为具有一致的影响，并能够揭示出仅通过标准任务测试大鼠时无法显现的认知功能增强或缺陷。所采集的多种行为学指标可用于判断其他因素（例如，镇静作用、动机缺乏、运动功能障碍）是否对行为表现的变化产生影响。5CSRTT 的多功能性进一步增强，因其可与药理学、分子生物学和遗传学技术相结合使用。

引言

五选择序列反应时间任务（5CSRTT）由剑桥大学的特雷弗·罗宾斯（Trevor Robbins）及其同事开发，旨在理解被诊断为注意缺陷多动障碍（ADHD）的个体所表现出的行为缺陷^1,2。该任务基于用于研究人类注意力的持续性操作任务³；其中注意力被定义为在忽略其他信息的同时，将认知资源集中并持续关注于特定刺激或信息的能力⁴。尽管该任务最初是为大鼠设计的^1,2，但小鼠版本也已开发出来^5,6。

基本的5-CSRTT要求大鼠扫描一排五个水平排列的孔洞，以发现其中一个孔洞中出现的短暂光刺激（线索）；一旦大鼠检测到该刺激，必须用鼻部触碰被照亮的孔洞，才能获得一颗糖丸作为奖励。因此，该任务要求大鼠将注意力分配到五个空间上分离的孔洞，并在每次试验中持续保持注意力，直至刺激出现，且在整个实验过程中维持这种注意力^1,7。通常通过反应的准确性来评估注意力。尽管5-CSRTT最初设计用于评估注意力，但也被用于评估冲动行为或反应抑制能力^1,7,8：即抑制优势反应或不适当反应的能力⁹。在任务过程中，大鼠必须在整个试验间间隔期（ITI）内抑制反应行为，仅在某个孔洞中出现刺激后才可作出反应¹。因此，在刺激呈现之前的ITI期间发生的过早反应，可作为评估冲动行为的有效指标。

方案

本实验需要使用动物；相关操作已获得欧柏林学院动物照护与使用委员会（Institutional Animal Care and Use Committee）的批准，并遵循《实验动物照护与使用指南》⁴⁶ 的规定。

1. 5CSRTT 装置

1. 5CSRTT装置的示意图见图1。
   1. 5CSRTT装置由一个操作条件反射箱（30.5 x 24.1 x 29.2 cm）组成，两侧为Plexiglas壁，底部为不锈钢网格地板。
   2. 铝制前壁呈圆弧形，设有五个鼻触孔（每个2.5 x 2.2 x 2.2 cm）；每个孔均配备一个发光二极管（LED）和一个可检测大鼠鼻部插入的红外传感器。
   3. 铝制后壁上设有食丸接收室（food magazine）；该室连接一个食丸分配器，并配备一个红外传感器和一个小的白炽灯。
   4. 一个可照亮整个箱体的白炽环境灯固定在后壁顶部附近。
2. 将5CSRTT装置置于通风、隔音的操作条件反射箱内。
3. 使用PC计算机控制操作箱并采集数据。

2. 动物饲养与准备

1. 该实验需要使用实验动物；在开始任何实验之前，须先获得机构动物护理和使用委员....

结果

探究视觉空间注意力的5CSRTT操作方法

改变任务注意力需求的一种方法是调整刺激的持续时间。随着刺激持续时间的缩短，正确率下降（图3A），遗漏率上升（图3B；改编自文献12）。因此，较短的刺激持续时间会增加任务的注意力需求，而较长的刺激持续时间则会降低任务的注意力需求。改变刺激持续时间对提前反应和反应潜伏期的影响并不稳定（数据未显示）^7,10,12。

增加5CSRTT注意力负荷的另一种方法是通过缩短ITI以提高“事件率”来检测任务表现。ITI可以缩短为固定持续时间，即，缩短至1.5秒）或同时降低且变得不可预测（即，分别缩短为0.5、1.5、3.0或4.5秒，每次ITI以伪随机方式出现）。缩短ITI会降低正确率（% accuracy），增加遗漏率（% omissions）。由于ITI持续时间较短，提前反应的次数也 tends to 减少（假设数据见 图4A.......

讨论

5-CSRTT 是一种广泛用于评估啮齿类动物注意力和冲动控制能力的任务。注意力最常通过反应正确率来衡量^1,7,10。由于反应正确率不包含遗漏反应，且正确与错误反应具有相同的行为要求（即，在孔洞中进行鼻触），因此正确率不受运动能力、动机或镇静状态的影响。% 遗漏反应也可作为注意力的衡量指标，因为训练良好的啮齿类动物在不确定某次试验中哪个孔洞被点亮时，通常会抑制反应，而不是进行“猜测”^1,10。但问题在于，镇静、动机降低以及运动功能受损也可能干扰大鼠做出反应的能力，从而使遗漏反应难以解释。在一定程度上，可通过评估其他行为指标或实施测试日挑战来排除这些因素。例如，动机受损可能表现为食丸仓进入次数减少以及奖励取回潜伏期延长；而镇静和/或运动功能受损则可能表现为总体反应减少（即，遗漏反应增加、早发反应减少、食丸仓进入次数减少）以及整体反应潜伏期延长。因此，如果无法明确判断遗漏反应的变化反映的是注意力缺陷还是其他因素所致，则建议实施测试日挑战。

在五选择连续反应时间任务（5CSRTT）中，冲动性通.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
五孔鼻触墙式实验舱套装	Med-Associates	MED-NP5L-D1	也可使用标准套装（目录号：MED-NP5L-B1） 豪华型
无尘精密颗粒饲料	Bio-Serv	F0021	45 mg 纯化型