我们描述了一种扩展的恐惧条件化方案,可在大鼠中诱导过度训练和恐惧孵育。该方案包括一次包含25次声刺激-电击配对(即过度训练)的训练阶段,并在训练后48小时(短期)和6周(长期)分别比较在环境和线索测试中的条件性僵直反应。
方法文章
我们描述了一种扩展的恐惧条件化方案,可在大鼠中诱导过度训练和恐惧孵育。该方案包括一次包含25次声刺激-电击配对(即过度训练)的训练阶段,并在训练后48小时(短期)和6周(长期)分别比较在环境和线索测试中的条件性僵直反应。
情绪记忆的研究主要采用恐惧条件化范式。恐惧条件化是一种学习形式,个体通过该过程学会厌恶事件与原本中性刺激之间的关联。研究情绪记忆最常用的方法是在大鼠中进行恐惧条件化实验。在这些任务中,非条件刺激(US)为足底电击,可在单次或多次训练会话中呈现一次或多次,而条件反应(CR)则是僵直行为(freezing)。其中一种被称为线索化恐惧条件化的实验版本,在训练阶段将声音(条件刺激,CS)与足底电击(US)配对呈现。在第一次测试中,动物被置于与训练时相同的环境中,检测其在无电击且无声音情况下的僵直反应(即情境测试)。在第二次测试中,通过改变环境(例如调整实验箱的气味和墙壁)并在无电击的情况下播放声音,来测量动物的僵直反应(即线索测试)。大多数线索化恐惧条件化实验仅包含少量的声音-电击配对(例如,单次会话中的1-3次试验)。近年来,研究者对较少见的、包含大量配对次数(即过度训练)的实验版本日益关注,这类训练与一种称为恐惧孵化的持久效应相关(即在不再接触厌恶事件或条件刺激的情况下,恐惧反应随时间增强)。扩展型恐惧条件化任务对于理解恐惧孵化的行为学和神经生物学机制至关重要,包括其与其他心理现象(如创伤后应激障碍)的关系。本文介绍一种可在大鼠中引发过度训练和恐惧孵化的扩展型恐惧条件化方案。该方案包括一次包含25次声音-电击配对(即过度训练)的训练会话,并在训练后48小时(短期)和6周(长期)分别进行情境测试和线索测试,比较条件化僵直反应的变化。
记忆是一种包含多个阶段的心理过程:信息获取、巩固(使获取的信息保持稳定)以及提取(巩固过程的证据)1。在巩固阶段,会形成新的突触连接并对已有的连接进行修饰。这表明需要一段时间,以完成负责这些变化的分子和生理事件1,2。这些生理或分子变化会因所提取的事件是否带有情绪色彩而有所不同(即情绪记忆)。例如,研究表明,侧核和基底外侧杏仁核复合体在情绪记忆中具有特别重要的作用3,4,5。
情绪记忆现象的研究主要采用恐惧条件化范式5,6。恐惧条件化是一种学习形式,个体通过该过程学会将厌恶性事件与原本中性的刺激关联起来7。恐惧条件化范式可在杏仁核中引发分子、细胞及结构层面的变化。此外,在情绪记忆的巩固和提取过程中,恐惧条件化还会改变海马体的连接性。
研究恐惧记忆最常用的方法之一是在大鼠中进行经典(巴甫洛夫式)条件反射实验。该方法通常以足底电击(非条件刺激,US)作为厌恶刺激,在一次或多次训练阶段中施加一次或多次。接受该程序处理的大鼠所表现出的条件反应(CR)为僵直反应(即“除用于呼吸的肌肉外,动物骨骼肌产生普遍性强直反应所导致的全身性静止不动”7)。这种反应可通过两种类型的测试进行评估:情境测试和线索测试。在情境测试中,受试动物在训练阶段接受一定次数的足底电击,随后被移出实验装置一段时间。在测试阶段,动物被重新放回先前接受训练的相同环境中,在不施加足底电击的情况下记录其僵直行为的各项指标(例如僵直持续时间、僵直时间百分比或僵直发作频率),并与训练阶段建立的基线水平进行比较。对于第二种测试——线索测试,在训练阶段将一个刺激(通常为声音)与足底电击配对呈现(即条件刺激,CS)。训练结束后,动物被移出训练环境一段时间,随后被置于一个经过改造的新环境中(例如具有不同墙形和气味的另一实验装置)。然后将条件刺激重复呈现若干次,记录动物对线索的僵直反应,并与训练阶段获得的基线水平进行比较。该实验范式最常见的形式是在单次训练阶段内进行1至3次声音-电击配对,随后在数小时或数天后进行情境测试和线索测试。
其他较少实施的恐惧条件化程序涉及大量电击-线索配对(即试验次数),通常被称为过度训练程序8。人们对这些任务日益增长的兴趣源于其持久且增强的记忆效应,即恐惧孵育现象(指在不进一步暴露于厌恶事件或条件刺激的情况下,条件性恐惧反应随时间推移而增强)9,10,11。此类过度训练程序的一个示例包括一个训练阶段,共进行100次声音-电击配对,分布在10个会话中,随后分别在48小时和30天后进行情境和线索测试11,12。为避免将训练扩展至多日,Maren(1998)报道,通过单次会话中进行25次配对即可建立并优化过度训练效果8。孵育效应表现为:训练后31天测试的大鼠其条件性恐惧水平显著高于训练后48小时测试的大鼠。扩展的恐惧条件化任务对于理解恐惧孵育背后的行为学和神经生物学机制至关重要,包括其与其他心理现象的关系(例如延迟发作的创伤后应激障碍)11,12,13。
本文描述了一种可诱导大鼠过度训练和恐惧孵育的扩展型恐惧条件化方案。与需要数天训练的其他范式不同11,本方案聚焦于单次训练阶段8。我们采用 25 次音调-电击配对,以在训练6周后进行的环境和线索测试中产生更强的条件性僵直反应,相较于训练48小时后的测试结果更为显著。
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本方案已获得孔拉德·洛伦兹大学基金会机构动物护理和使用委员会(IACUC-KL)的批准。实验过程中遵守了国际动物权利联盟(瑞士日内瓦,1989年)发布的动物权利普遍宣言以及国际实验动物科学理事会(ICLAS)发布的动物实验伦理原则。
1. 受试者准备
2. 仪器设置与电击校准
3. 冷冻检测系统的校准
4. 延长的恐惧条件反射训练
5. 情境测试——单次10分钟会话

图1:实验时间线。 请点击此处查看此图的放大版本。
6. 线索测试——单次13分钟会话
7. 数据分析
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使用配对t检验对所有受试动物(n = 12)在训练阶段不同时期的僵直时间百分比变化进行了分析(表1)。在训练阶段的前3分钟内(实验方案的第一天),动物处于活跃状态并探索实验箱,此期间未给予任何声音或电刺激(即基线期-BL)。如图2A所示,在随后的25次声-电刺激配对期间,僵直时间百分比(M = 48.88;SE = 4.37)显著高于基线期(M = 14.65;SE = 4.05),该结果被视为恐惧习得的指标。
| 统计检验 |
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本延长恐惧条件化方案是一种有效且可靠的方法,可用于评估短期(48小时)和长期(6周)的情绪记忆。因此,该方案可用于研究大鼠的过度训练和恐惧孵育现象。该方案具有多项优势,具体如下:首先,它提供两种类型的记忆测试,即情境测试和线索测试,能够识别两种延迟时间(48小时和6周)在情境与线索操控下的差异性效应;其次,该任务仅需一次28分钟的训练,即可产生持续数周的长期效应。这一优势尤为显著,因为某些延长恐惧条件化的版本需要在10次训练中至少给予100次电击11;第三,该方案提供多种测量指标,且均可自动计算。此外,已有越来越多的药理学、生理学和解剖学证据支持该范式在评估情绪记忆现象方面的有效性15,16。
与其他训练时间较短(即试验次数较少)的恐惧条件化范式相比,导致过度训练效应的延长性实验方案受到的关注较少。然而,延长性恐惧条件化任务对于理解恐惧孵育(fear incubation)背后的行為和神经生物学过程至关重要,包括其与其...
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作者无任何利益冲突需要披露。
本研究的经费由孔拉德·洛伦兹大学基金会提供——资助编号9IN15151。作者谨此感谢孔拉德·洛伦兹大学传播部门在视频录制与编辑过程中提供的帮助,特别是Natalia Rivera和Andrés Serrano(制片人)。同时感谢Nicole Pfaller-Sadovsky和Lucia Medina对稿件提出的修改意见,以及Iberoamericana大学基金会院长Johanna Barrero提供的机构合作支持。作者声明不存在利益冲突。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 乙酸(乙酸) | https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/acetic_acid | ||
| 厌恶刺激电流包 | MED Associates Inc | ENV-420 | https://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/ |
| 情境测试 protocol.pro | http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ | ||
| 提示测试 protocol.pro | http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ | ||
| 曲面墙插件 | MED Associates Inc | VFC-008-CWI | https://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/ |
| 数据processing.zip | http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ | ||
| NIR/白光控制盒 | MED Associates Inc | NIR-100 | |
| 快速更换用于鼠标的地板/平移单元 | MED Associates Inc | ENV-005FPU-M | https://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/ |
| 小型桌面柜和电源 | MED Associates Inc | SG-6080D | https://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/ |
| 独立厌恶刺激器/扰频器(115 V / 60 Hz) | MED Associates Inc | ENV-414S | https://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/ |
| 标准恐惧调节室 | MED Associates Inc | VFC-008 | |
| https://www.med-associates.com/product-category/video-fear-packages-for-rat/ 训练协议 VFC.pro | http://doi.org/10.17605/OSF.IO/4NKFQ | ||
| 视频 大鼠恐惧调节包 | MED Associates Inc | MED-VFC-SCT-R |
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