小鼠的自主性维度内/维度间转换任务

本实验的总体目标是创建一种自动化任务，用于评估小鼠的执行功能，并模拟最初的人类神经心理学测试。该方法有助于回答认知神经科学领域的一些关键问题。例如，选择性认知或药物治疗如何影响与精神疾病相关的高级认知功能。

该技术的主要优点在于其完全自动化，避免了任何主观性来源，具有很高的灵活性，并且我们获得的结果具有很强的选择性。

该技术对于精神疾病中执行功能障碍的诊断和治疗具有重要意义，因为它能够进行与精神疾病认知症状相关的大量药物和基因筛选。该方法的可视化演示至关重要，因为正确设置该任务对实验的成功结果十分关键。按照随附的文字方案所述，在测试前使小鼠适应单只饲养并进行轻微的食物剥夺，以完成实验前的准备工作。

测试前还需确保仪器的每个腔室均配备两个带红外光电束的鼻触孔，两孔之间设有带光电束的食物仓，食物强化物由颗粒分配器送入食物仓。接下来，准备可在三个不同感知维度上变化的可更换刺激材料。建议使用的刺激材料列表见随附文字方案中的表一。

为每个维度选择五对示例。为了将嗅觉刺激传递到鼻触孔中，使用稀释式嗅觉仪。设置一台嗅觉仪以控制两个鼻触孔，然后通过将气味瓶填充用矿物油按1比20稀释的气味溶液来加载设备。

将气泵连接到嗅觉仪的进气口，并将真空泵连接到鼻触装置上安装的出气口。然后，将气味输送出口连接至每个鼻触入口，并将流速调节至1.5升/分钟。对于视觉刺激，将发光二极管放置在每个鼻触孔的上方，并将其固定在实验舱的金属面板上。

将每个二极管连接到输出接口。对于触觉刺激，将可更换的地板纹理放置在每个鼻触孔前方一个3厘米×3厘米开口下方的滑动支架上。安装不同的纹理，使其可通过地板下方的框架进行移动。

在开始测试前，务必按照随附的文字实验方案进行训练，使小鼠适应测试环境和流程。在实际测试的每个阶段，记录小鼠在每次呈现刺激时做出选择所需的时间，以及在连续10次试验中完成8次正确选择所需的时间，以评估各阶段表现。每日测试会话在持续40分钟后停止，或当小鼠连续5分钟未做出任何反应时即终止。

结束本次实验，次日继续，使小鼠从之前停止的相同阶段开始。对于简单辨别测试，向小鼠引入一种在所有任务中均相关的气味、光线或质地，直至进行域间转换。在此示例中，呈现两种气味：香草和薰衣草，其中香草被设定为正确反应。

在进行化合物辨别时，引入一个不指示正确反应位置的第二维度，例如光刺激。使光的状态与结果无关，并始终将香草味作为正确反应。测试这种辨别能力时，在后续测试中将香草味分别与蓝光和黄光配对呈现。

为了逆转化合物的辨别，让动物学会原先正确的刺激现在变为不正确。在此示例中，选择薰衣草作为正确反应，而香草则为不正确选项。在后续测试中，再次将正确气味与蓝光和黄光同时配对。

随后，选择一种维度内转换，即设计发生整体变化。使用草莓和肉桂作为气味，并将灯光更换为橙色和白色。确保受试对象遵循相同的有关维度，以找到正确反应，即草莓。

在后续测试中，将气味与橙色和白色灯光同时配对。然后让小鼠执行维度内转换的逆转任务，并将正确的气味切换为肉桂味。再次将该气味与橙色和白色灯光同时配对。

进行维度内转换时，使用与之前相同的条件，但将示例配对更换为新的气味和灯光组合。现在通过引入纹理作为新的相关维度来进行维度间转换。将粗砂纸放置在一个鼻触孔下方的开口处，将细砂纸放置在另一个开口下方。

同时向其呈现两种新的气味，例如柠檬和杏。将带有相应粗砂纸的孔设置为正确反应。在后续测试中，将粗砂纸与柠檬和杏的气味同时配对。

最后，反转正确的反应，使细砂纸指示正确反应的孔位。在后续测试中，将细砂纸与柠檬和杏子气味配对。对于二维实验方案，重复进行僵化集内程序，直至完成跨维度转换。

不要在此时切换到纹理和气味维度，而是切换相关维度，使光线成为相关维度，而气味成为无关维度。设置新的跨维度转换，使此时的光线为红色和绿色，其中绿光作为正确反应的信号，而气味则为无关维度。

在后续阶段，测试绿光与两种气味的配对。对于反转阶段，使用相同的气味，但进行切换，使红光成为正确反应。在后续阶段，将红光与两种气味进行配对。

当一只小鼠完成实验后，使用70%乙醇擦拭实验装置，以便为下一只小鼠做好准备。始终以相同的顺序进行测试，但在不同的测试中更换刺激内容，确保所选的每种刺激在研究中出现的频率相等。此外，务必在各实验组内和组间对感知维度进行均衡交叉平衡。

在此新型装置中，视觉、触觉和气味辨别达到标准所需的时间和试验次数相似，表明动物能够执行简单的辨别任务，而与所呈现的维度无关。在使用“卡组”（stuck-in-set）协议时，对小鼠表现的分析显示，在额外维度转换阶段，小鼠需要更多的试验次数和更长的时间来完成任务，相较于复合辨别、维度内转换、维度内转换2以及额外维度转换反转阶段均表现出辨别效应。在双维度协议中也观察到相同结果。

一旦掌握，该实验包括所有准备和训练在内可在 10 至 12 天内完成。