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

本实验的总体目标是训练并测试大鼠在五选择序列反应时间任务（five choice serial reaction time task，简称 five CS RTTA）中的空间注意力与冲动控制能力。首先，训练大鼠从食盒中获取糖颗粒；第二步，训练大鼠用鼻部触探被点亮的孔洞，以从食盒中获得糖颗粒作为奖励。

接下来，通过缩短刺激持续时间以及延长试验之间的间隔时间来增加任务难度。最终，可以通过分析特定任务参数在执行表现上的变化，判断注意力或冲动控制是否受到某种特定干预的影响。该任务的主要优势在于，可将其与神经化学、遗传或神经解剖学操作相结合，以更深入地理解这些因素在调控注意力和冲动控制中的作用机制。

为了演示目的，我们暂时保持隔音室的门敞开。但在训练大鼠时，您需要关闭门。五联条件性刺激反应时间测试装置（CS RTT）放置在一个带通风功能的隔音操作式条件反射箱内，箱体两侧为有机玻璃壁，底部为不锈钢网格地板。

铝制前壁呈圆弧形，设有五个鼻触孔，每个孔均配备一个发光DDE和一个可检测大鼠鼻部插入的红外传感器。铝制后壁设有食盒，食盒连接颗粒分配器，并配备一个红外传感器和一个小的白炽灯。白炽灯作为室内灯，固定在后壁顶部附近，可照亮整个实验箱。

五孔连续反应时间（five CS RTT）装置连接至一台计算机，该计算机用于控制操作箱并收集数据。五选择序列反应时间任务的训练分为多个阶段，根据表格所示，整个过程需要数周时间。每周至少训练五天，每天在固定时间进行。在同一个操作箱内，在首次训练会话之前，先在大鼠的饲养笼中引入45毫克的糖颗粒饲料。

为了减少新奇恐惧，并确保动物能够从食盒中取出糖丸。开始训练时，先将大鼠放入操作箱内，开启风扇并遮挡入口孔。让大鼠在箱内适应环境五分钟。

接下来，在每日食丸训练阶段结束时，根据相应的实验时间表向食丸分配装置投放糖丸。记录糖丸是否已被消耗。待动物熟练掌握食丸获取技能后。

开始进行五次 CS RTT 训练。首先，让动物在风扇开启的情况下适应实验箱，方法如前所述。然后点亮食盒灯，并递送一颗糖丸。

在训练的最初几天，可能需要通过在每个孔洞中放置糖丸来鼓励动物将鼻子伸入孔洞。当取回上诉物时，开始第一次试验。在每次试验开始前，会有一个仅由笼内灯点亮的试验间期。

在两次试验间隔结束时，其中一个孔洞的灯光会伪随机地在规定的刺激时段内亮起，大鼠可在限时正确响应期内作出反应。将鼻部伸入被点亮的孔洞中进行试验反应，将获得一枚食物颗粒作为奖励，同时食盒灯会被点亮。当大鼠取回食物颗粒后，食盒灯熄灭，随即开始下一次试验。

将鼻触探入未点亮的孔洞或未作出反应均视为错误试验。在限时内未作出正确反应将受到惩罚，即熄灭箱内灯并进入超时状态。超时结束及下一次试验的开始通过重新点亮箱内灯来提示。

在试验间歇期作出的反应被记为早前反应，并会受到暂停期的惩罚。每次训练在完成90次试验或持续30分钟时结束，以先达到者为准。完成各个训练阶段需要数周时间。大鼠只有在达到当前训练阶段的达标表现标准后，才能进入下一训练阶段。

只有当动物达到稳定表现后，才能开始进行测试日挑战测试。在训练的最后阶段，按照表格中所述使用测试日挑战。为了进一步探究动物的行为，可通过计算最后三到五个训练阶段的表现平均值，来确定大鼠的基础表现水平。

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，遗漏率上升。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。

另一种方法是检测动物的行为表现。通过改变试次间间隔，缩短试次间间隔会降低正确率，同时增加遗漏率，这是由于试次间间隔持续时间较短所致。如这些图表所示，提前反应的次数也倾向于减少。

通过延长五选择连续反应时间任务（five CS RTT）中的试次间间隔，可以系统性地挑战反应抑制能力或冲动性。延长试次间间隔会可靠地增加提前反应的次数，但不会对其他行为学指标产生系统性影响。这些数据表明，在前额叶皮层内灌注谷氨酸脱羧酶抑制剂L-别-丝氨酸以阻断皮层GABA的合成，会增加遗漏反应次数，但在标准的五选择连续反应时间任务中并不影响准确率，从而有助于更好地理解导致遗漏反应增加的相关因素。

在此实验中，例如，首先在任务的较难版本中评估动物的表现，其中刺激持续时间从 1.0 秒缩短至 0.5 秒。随后在任务的较易版本中评估其表现，其中刺激持续时间从 1.0 秒延长至 5 秒。由于在任务的全部三个版本中遗漏次数均以相同程度增加，且在所有三个版本中，ll o 甘氨酸灌注均未影响准确性，因此可以确定遗漏次数的增加可能并不反映注意力缺陷。

由于L-丙氨酸甘氨酸输注并未系统性地影响奖赏获取潜伏期，因此排除了遗漏次数的变化反映了动机下降的可能性。尽管大鼠需要数周时间才能在五选择序列反应时间任务的最后阶段达到标准表现，但一旦动物学会了该任务，其表现通常相当稳定。

因此，可以对个体受试对象进行重复测试，从而减少单次实验所需的动物数量。