Name: 鼠类精神运动警觉测试（rPVT）:一个在大鼠和小鼠的神经行为评估性能的方法 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-29T12:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 47 s
Description: 学习鼠类精神运动警觉测试方法，用于评估大鼠和小鼠的注意力、反应速度及警觉性等神经行为表现。该方案为睡眠剥夺、药物干预和基因修饰等实验操作提供稳定的基线测量。

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本研究由美国国家航空航天局（NASA）（编号NNX15AC17G，授予CMD）以及NASA与国家空间生物医学研究所签订的协作协议NCC 9-58（编号E000010，授予CMD；编号NBPF02802和NBPF04201，授予RDH）提供支持。

实验动物护理遵循公共卫生服务（PHS）关于实验动物人道护理与使用的政策。所有操作均严格遵守美国国立卫生研究院《实验动物护理与使用指南》中的建议。约翰斯·霍普金斯大学机构动物护理与使用委员会已批准本研究方案及所有操作程序。约翰斯·霍普金斯大学还通过实验动物护理评估与认证协会（AAALAC）对其项目进行了认证。 
1. 动物
<ol>
	<li>使用成年雄性Long Evans大鼠（行为训练开始时约10至12周龄），尽管其他品系也适用，包括近交系大鼠。</li>
	<li>大鼠到达动物房后，由于后续所述的食物限制需求，应将其单独饲养在经批准的笼具和房间内。在开始食物限制程序前（约7天），让动物适应饲养环境并进行数天的抓取操作适应。</li>
	<li>自由摄食（ad libitum）鼠粮1至2周，使大鼠达到&#34;自由进食&#34;体重。达到该体重后，在1至2周内限制食物摄入，使大鼠体重降至自由进食体重的85%至90%。在行为训练和测试期间，维持动物体重为其自由进食体重的85%至90%。初始每日喂食量为15至18 g，并根据大鼠是否维持目标体重调整喂食量。 
	注意：食物限制通常需要在实施前获得机构动物护理与使用委员会（ACUC）或其他监管机构的批准。</li>
	<li>每天称量动物体重，并在体重记录表上记录。确保每天在同一时间、使用同一台秤进行称重，且在任何行为训练或喂食开始前完成。 
	注意：只有当动物达到目标体重后，才可开始后续的预训练。该做法有助于及时调整体重未达标或超标动物的食物量，同时提供一种评估大鼠是否在24小时间隔内维持稳定体重的方法。应避免在一天中不同时间点称重，否则会导致体重测量出现显著差异，造成喂食错误和行为表现下降。</li>
	<li>通过使用带橡胶塞瓶盖和饮水管的玻璃或塑料瓶，始终在饲养笼内提供新鲜饮水。</li>
	<li>在不进行实验时段（例如，周末、节假日），应给予大鼠正常配额的鼠粮以维持体重稳定。称重以判断在这些时期是否需要额外补充食物来维持体重。</li>
</ol>
2. 仪器与软件
<ol>
	<li>使用配备一个鼻触键、一个箱内灯和一个食丸分配器的标准模块化操作箱（即，饲养层）</li>
	<li>将模块化鼻触键放置在中央位置的食丸分配器的任一侧，并确保在其他操作箱以及不同研究中保持该位置的一致性。此处，鼻触键位于食丸分配器的左侧。</li>
	<li>将模块化房屋灯安装在实验箱后壁较高位置，以免干扰其他行为。</li>
	<li>使用大鼠饲料颗粒（例如，Noyes 45毫克颗粒饲料或类似产品）作为强化物。喂食器型号决定饲料颗粒的大小，但大多数大鼠喂食器使用45毫克的饲料颗粒（小鼠喂食器通常使用20毫克的饲料颗粒）。可使用标准颗粒饲料，也可购买其他类型的颗粒饲料（例如蔗糖）用于不同的实验操作。</li>
	<li>通过连接到计算机的接口控制刺激呈现、鼻触响应输入、强化物递送及数据采集。有关使用专为行为测试设计的编程语言编写的行为学程序的具体信息，请联系作者（参见 材料与试剂表). 
	注意： 记录每项试验中的自变量和因变量非常重要，包括动物的反应类型（例如正确响应、过早响应、遗漏响应）、反应潜伏期以及呈现的试验次数。当使用不同品系、性别或物种时，这些变量可轻松调整，以在几乎所有类型的啮齿类动物中实现训练效果的最大化。</li>
</ol>
3. 预训练
<ol>
	<li>将每只动物分配至一个操作箱内，整个实验期间每天在大致相同的时间对其进行测试。</li>
	<li>称量大鼠，将其放入指定的操作箱内，操作箱的食物分配器中应放置食物颗粒。在大鼠可取食的容器中放置10至20粒食物颗粒。</li>
	<li>预训练时，将以下参数设置为较低的固定值：预备期时间 = 2 s，超时时间 = 2 s，限时反应窗口 = 10 s。</li>
	<li>启动计算机程序以控制屋内灯光、鼻触键照明和自动食物颗粒递送。 
	注意： 最好将行为程序设置在一个能够对动物产生的大多数反应提供频繁强化的水平上，使得鼻触键被点亮的时间相对较长（例如，10 秒）。这会增加大鼠在按键亮起时进行触键的可能性，从而触发计算机程序递送食物强化物。</li>
	<li>当大鼠吃完食物颗粒后，开始塑造过程：当大鼠接近食丸接收口或鼻触键时，给予强化。在此过程中，需对每只大鼠进行人工塑造，即实验者在打开隔音屏蔽箱门的情况下观察大鼠行为，并在大鼠表现出目标行为后，尽快通过喂食器递送食丸。食丸可通过喂食器上的按钮、连接至喂食器的手持开关，或通过计算机软件控制行为事件——在界面上点击相应的输出指令来递送。</li>
	<li>采用逐步接近法，对与最终期望行为逐步接近的行为变化给予食物强化剂23例如，当大鼠能够稳定地从食丸接收口获取食丸后，应开始仅对朝向或围绕鼻触键的移动行为进行强化，不再对接近食丸接收口的行为进行强化。在此阶段，应训练大鼠在获取食丸后向左侧移动，因为在操作箱中鼻触键位于食丸接收口的左侧。 
	注意： 尽管在预训练初期由实验人员递送食物强化物，计算机程序仍在运行，并控制着箱内灯光、鼻触键和喂食器。如果大鼠触碰了按键，计算机程序将自动给予强化。由实验人员进行强化的行为仅限于引导大鼠触碰被点亮按键的行为，例如嗅探按键或其周围区域、将头部移近按键或朝向按键移动等。 等等.</li>
	<li>通过手动递送的食丸数量加上计算机软件自动递送的食丸数量，计算预训练阶段获得的食物总量（即，因大鼠触碰被点亮的按键而递送的食丸数量）。将该数值乘以 0.045 g，以确定获得的总食物量（例如，30个颗粒 × 0.045 g = 1.35 g。</li>
	<li>将大鼠取出并放回其居住笼中。手动从大鼠每日食物配额中减去行为实验阶段所获得的食物量（见3.7）。在行为训练结束后，将剩余的食物配额喂给大鼠。行为实验结束后至少30分钟再进行喂食，以避免在无效实验结束后立即于居住笼中提供食物强化。</li>
	<li>每天使用温和的消毒剂清洁操作箱例如，肥皂和水）。谨慎使用70%乙醇（EtOH），因其可能损坏操作箱。每日检查鼻触键的工作状态，以确保其正常运行；必要时用消毒剂清洁。若鼻触键发生卡滞或锁定而未及时修复，将影响动物的行为表现。</li>
	<li>以这种方式训练每只大鼠，直至其在发光键上完成40至50次由计算机强化（而非手动或实验者强化）的正确反应，每次均取回食物颗粒，并返回至鼻触键进行触碰，且无需进一步的塑形训练。通常情况下，大鼠需要约2至3次、每次30分钟的训练即可达到上述标准（参见 图2). 
	注意： 大鼠能够稳定地触碰按键并可靠地获得由计算机程序递送的食物强化后，便不再需要手动递送食物颗粒。</li>
</ol>
4. rPVT 训练
<ol>
	<li>塑形完成后，在接下来的30分钟训练阶段中，以固定的较短前期间隔和目标时间值（例如2秒）开始训练大鼠，直至其在连续10次正确试验中完成8次。在训练期间的每次试验中，点亮鼻触键，持续时间应足够大鼠做出反应。此处将键光持续点亮9秒；此反应时间窗亦称为限时保持（limited hold, LH）。</li>
	<li>使用相对较短的时间间隔（TO； 例如，2 秒）作为对过早反应（即在鼻触键 illumination 之前反应）的惩罚。在 TO 期间，大鼠没有机会获得食物。在此训练阶段，TO 和预备期（foreperiod）的持续时间相同，并以相同的速率变化。</li>
	<li>当大鼠在10次试验中完成8次正确试验后，将预备期和目标间隔时间各增加0.1秒（即，至2.1），同时将LH缩短0.1秒（即，至8.9）。最好使用可在会话期间自动进行这些调整的计算机程序。 
	注意： 在对小鼠进行 rPVT 训练时，采用较长的 ITI 因为小鼠需要更长的时间 以摄取食物丸。此处，对雄性C57BL/6J小鼠的训练和测试使用30秒的ITI。此外，由于小鼠体重约为20 g，其在一次实验中摄取的食物丸数量显著较少。因此，当获得的食物丸数量达到最多50粒时即结束实验，以缩短典型实验时长；同时，将延长预备期（foreperiod）和时间分辨（TO）的标准调整为：在连续5次试验中至少有4次正确时，将预备期和TO各增加0.1秒。</li>
	<li>30 分钟训练结束后，记录大鼠在该训练阶段达到的最终预备期时长（例如，4.2 秒），记录在电子表格中或手动填写在数据表上，以及所获得的食物量，通过将正确试验次数乘以 0.045 g 计算得出（例如，100 次正确试验 × 0.045 g = 4.5 g）。从大鼠每日的食物配额中减去该食物量，并在大鼠的饲养笼中喂食剩余的食物。 
	注意： 每日数据文件记录了每只大鼠达到的最终预备期。可通过计算机程序自动或手动使用上述公式计算每次实验中获得的食物量。获得的食物量需手动从每只大鼠每日的食物配额中扣除。</li>
	<li>次日开始30分钟训练时，将预备期设为比大鼠上一阶段结束时的数值低300毫秒。例如，若大鼠上一阶段结束时的预备期为4.2秒，则本次训练从3.9秒开始。当大鼠在每个预备期完成10次试验中正确达到8次时，继续以0.1秒为增量逐步增加预备期，直至大鼠达到10秒的预备期。通过这种方式，大鼠将经历所有可能的预备期。 
	注意： 当大鼠达到9.7 - 10 s的预期间隔时，反应时间（TO）保持在8 s，而反应潜伏期（LH）为1.5 s。</li>
	<li>每次训练结束后，通过检查正确试验百分比、早前反应试验百分比以及遗漏试验百分比，评估大鼠在此期间的每日表现。在这些训练阶段，大鼠通常保持40–90%的平均正确反应率，且随着训练的进行，平均正确率呈稳定上升趋势。在此，将每只大鼠的每日数据导出至电子表格，由该表格自动计算上述百分比，以追踪每日训练会话的表现。</li>
	<li>当大鼠达到10秒的预备期时，开始下一次持续30分钟的实验阶段，此时预备期以随机间隔呈现，起始范围为7至10秒。确保目标出现时间（TO）和杠杆按压时间（LH）分别保持在8秒和1.5秒。在此阶段，一旦每只大鼠在10秒预备期条件下达到连续10次中成功8次的标准，控制行为事件的计算机程序将自动从递增的预备期切换为可变的预备期。</li>
	<li>当大鼠在随机呈现7 - 10秒的预备期时，正确率稳定维持在至少70%，则更改程序，以随机间隔呈现预备期，起始范围为5 - 10秒。在此期间需每日检查每只大鼠的表现，因为这一变化通常在单次实验会话内即会出现。</li>
	<li>当大鼠的正确率达到70%后，再次更改程序，在30分钟的实验阶段中以随机间隔呈现完整的预备期范围（3 - 10 s）。参照步骤4.8的方法，在此期间每日检查每只大鼠的表现，因为这种变化通常在单次实验过程中即会出现。 
	注意： 控制行为条件的计算机软件会根据每只大鼠的表现自动进行这些调整（例如，4.7 - 4.9）。仅当大鼠的成功率较高时，才应在 4.9 步骤中进行更改（&#62;70%），因为大鼠经常采用随机反应的策略，而不是正确等待并关注刺激。如果大鼠的成功率较低，重复步骤4.7–4.9。</li>
	<li>在获取标准中，将基线表现定义为稳定状态：大鼠在一周内5次每日训练中有4次在单次训练中的正确反应百分比达到或超过75%，且提前反应百分比低于30%。</li>
</ol>
5. 基本反应指标的数据分析
<ol>
	<li>为评估获取阶段的行为表现，对下述每项行为指标采用重复测量方差分析（重复测量 ANOVA），重复因子可选择“实验阶段”（Session）、“任务时间值”（Time on Task Value）或“预备期值”（Foreperiod Value）。 
	注意： 本研究同时采用被试内设计和被试间设计，即在实验条件下将所有动物与其自身基线进行比较，并在相同操作后将实验组动物与对照组动物进行比较。当行为基线稳定时，采用被试内设计可减少所需大鼠数量。</li>
	<li>将“提前反应”（premature responses）定义为在信号灯亮起之前，或在信号灯亮起后的前 150 ms 内发生的反应。</li>
	<li>将“正确反应”（correct responses）定义为在信号灯亮起之后发生的反应，其反应潜伏期至少大于 150 ms，且不超过反应窗口时长（本实验中为 1,500 ms）。</li>
	<li>将“漏反应”（misses，或称 omissions）定义为受试动物未作出任何反应的试验次数。</li>
	<li>将“反应潜伏期”（response latencies）定义为从信号灯亮起到鼻触键被按压之间经过的时间（单位为 ms）；也称为反应时间（RT）。</li>
	<li>将“总试验次数”（total trials）定义为提前反应次数、正确反应次数与漏反应次数之和。 
	注意： 在人类 PVT 表现中，提前反应和注意力 lapses（ lapses in attention）可能极为罕见，研究者通常仅报告这些指标的实际原始频次。然而，在大鼠实验中情况并非如此。为了便于在文献中对不同版本的 rPVT 进行比较，本文将大鼠的行为表现指标表示为占总试验次数的百分比。建议使用能够逐次记录并标记每一试验中上述各项事件的计算机程序进行后续分析，因为大鼠在每次 30 分钟的实验中通常会完成超过 200 次试验，并且经常在单次实验过程中即达到进入训练下一阶段的标准。</li>
</ol>
6. 其他计算性能指标
<ol>
	<li>在一次持续30分钟的行为学实验中，将“失误”定义为大鼠反应时间超过其单次实验平均反应时间两倍的正确反应（该计算在实验结束后进行）；同时将遗漏试验也纳入失误率的计算中。 
	注意： 在人类PVT测试中， lapses通常被定义为反应时间（RT） &#62; 500 ms4对于啮齿类动物，由于个体大鼠的反应时间（RT）存在差异，最好将其与自身在上述逐次试验分析中获得的平均RT进行事后比较，而不是与一个阈值进行比较。该方法与其他已发表版本的rPVT中的遗漏（lapses）计算方法类似。15,16此处及其他已发表版本中，遗漏还包括错过的试验次数（遗漏 = 反应时间 &#62; 因为人类PVT中的遗漏试验也被记录为 lapses。</li>
	<li>通过计算在刺激可能出现的实际3-10秒时间区间内发生的过早反应所占的百分比，确定估计的误报率。 
	注意： 该指标仅采用在刺激可能出现的时间段内发生的部分早前反应， 即，即在3至10秒准备期窗口内发生的过早反应。该指标不包含3秒之前的过早反应，因为在此时间段内刺激灯从未点亮。在此，这一类过早反应会通过电子表格计算机程序从所有过早反应中自动分类出来。</li>
</ol>

<ol><li>Dinges, D. F., Orne, M. T., Whitehouse, W. G., Orne, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+placement+of+a+nap+for+alertness%3A+contributions+of+circadian+phase+and+prior+wakefulness%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">Temporal placement of a nap for alertness: contributions of circadian phase and prior wakefulness.</a> Sleep. 10, 313-329 (1987).</li>
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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本文所述方法可使大鼠在rPVT任务中的表现，在多个方面与人类文献中报道的典型PVT表现具有良好的可比性。采用本技术，可快速训练大鼠完成rPVT任务，且所得表现具有清晰的辨别能力即，正确的反应率较高，且早期反应和失误率均较低。此外，使用rPVT获得的反应时分布与人类执行PVT时的反应时分布非常相似。12 （参见 图5），以及过早反应和注意力 lapses 的频率（例如，如 Beijamini 对青少年的研究所示 等.27）。最后，对应于人类任务持续时间及可变预备时间间隔的两种参数即，人类中观察到的RSI效应在啮齿类动物执行rPVT时同样可见（参见 图6 和 7, （分别为）。人类与啮齿类动物在PVT任务中的表现具有高度相似性，这使得rPVT在作为临床前研究技术应用时具有显著优势，尤其适用于关注注意力/警觉性的转化研究。
在将rPVT应用于啮齿类动物时，研究者需要考虑若干...

人类心理运动警觉性测试（PVT）是一种广泛使用且经过充分验证的工具，用于测量人类的警觉性和持续注意力，最初由 Dinges et al. 1-3 开发，用于评估反应时间的稳定性以及注意力（例如，以过早反应和注意力 lapses 表示的错误）在整次测试会话内以及会话过程中随时间的变化。多年来，人类 PVT 已被修改和更新4-11，以追踪注意力多个方面的时序变化，并已被证明对睡眠剥夺和疲劳引起的变化具有敏感性，且受药物使用和受试者年龄的影响12,13。PVT 是一种看似简单的程序，受试者在刺激（通常为 LED 数字显示）随机出现时（通常在 2 - 10 秒后）短暂触摸屏幕。在人类版本中，数字显示以毫秒（ms）递增，当屏幕被触摸时停止，从而指示受试者的反应时间（RT）。警觉性下降表现为：1）反应时间变慢；2）lapses 增加（在人类文献中称为 &#34;遗漏错误&#34;，通常定义为反应时间 &#62; 500 ms）；以及 3）过早反应增加（在人类文献中称为 &#34; commissions 错误&#34; 或 &#34;错误启动&#34;）。PVT 还可用于获取其他测量指标，以研究性别和年龄差异等变量；有关这些测量指标的综述，参见 Basner 和 Dinges4。最后，PVT 已被应用于人类风险评估的广泛领域，并已在多种实际操作环境中成功使用，包括军事、航空和铁路行业、急救人员，以及 NASA 的极端环境任务行动（NEEMO）、国际火星500项目14 和国际空间站（ISS）。在国际空间站上，PVT 被称为 &#34;反应自测&#34;，用于为宇航员提供个体化的与疲劳相关的反馈（例如，反应时间变化或注意力 lapses）。
人类PVT已使用数十年，啮齿类动物的简单反应时任务（与之有一定相似性）亦然。然而，直到最近，文献中才首次报道了与人类PVT直接对应的啮齿类动物模型。Christie及其同事描述了一种适用于大鼠的人类PVT版本，并报告了睡眠剥夺后警觉性的下降。15,16. 最近的其他研究已报道了rPVT的多个版本17-19这些报告描述了不同睡眠剥夺技术后持续注意力发生的变化；然而，这些研究的数据还报告了高水平的过早反应例如在某些情况下，超过总反应次数的40%）；这种表现与人类在PVT任务中的表现截然不同。啮齿类动物在这一指标上存在如此巨大的差异 与 人类表现的差异可能源于人类与啮齿类动物版本的PVT实验中所采用的具体参数不同；例如，Christie 等 研究采用随机变化的3-7秒预备期，而人类PVT通常采用2-10秒预备期（尽管参见Basner） 等5 对于使用1-4秒准备期的人类PVT的3分钟版本）。相对较短的准备期值常会导致动物 &#34;时间安排&#34; 它们的反应，从而通过偶然强化促进过早反应次数的增加，这已在当前的啮齿类动物rPVT研究中被报道。
本文所述的rPVT版本基于我们先前发表的文章20，并对所涉及的技术和操作步骤提供了详细描述。该版本与先前发表的rPVT版本在以下方面有所不同：1）大鼠训练时采用可变的预备期（foreperiod）值，范围为3 - 10秒；2）大鼠必须快速作出反应，因为在刺激呈现后仅有一个短暂的反应窗口（也称为&#34;限时保持&#34;）内的反应才会得到强化（本研究中为1.5秒，而先前发表版本中为3.0秒）。这些改进措施，结合对错误反应施加短暂的超时惩罚，显著增强了刺激控制水平，表现为准确性明显提高以及过早反应显著减少。本报告还描述了表现参数（例如，注意力 lapses、反应时RTs）的可预测变化，这些变化与人类在研究警觉性下降21时所观察到的现象相平行，同时也与人类其他表现指标的变化一致，包括人类&#34;任务持续时间&#34;效应以及在人类PVT中观察到的反应-刺激间隔（RSI）效应22。
本文所述的rPVT最终版本以开启箱内照明灯开始（见图1）。经过一个可变的时间间隔（预备期）3至10秒后，鼻触键被点亮，最长持续1.5秒。（为确保预备期时长的均匀分布，其数值从36个可能值中无放回随机抽取，范围为3至10秒，以200毫秒为增量。）鼻触键的点亮是动物作出反应的信号，在灯光开启后150至1,500毫秒内发生的反应将获得一次强化，给予一粒45毫克的食丸。在一次被强化的反应之后，鼻触键灯和箱内照明灯均关闭，并进入1秒的试验间间隔（ITI；箱灯关闭）。在灯光开启前发生的鼻触行为将导致8秒的超时（TO），即实验程序暂停8秒，表现为箱内照明灯熄灭。如果在1.5秒的反应窗口内未发生任何反应，则鼻触键灯和箱内照明灯均关闭，并进入1秒的ITI。下一次试验的预定预备期时长在前一次试验结束后的1秒ITI或8秒TO结束后开始计时。实验每日进行（每周5天），通常包含约200次试验，并在30分钟后结束。因此，平均每次试验持续约7.5秒。
通过以下步骤在rPVT上建立稳定的基线表现：1）首先使大鼠适应从实验舱内的食盒中取出食物颗粒；2）通过强化逐步接近最终鼻触反应的行为，手动训练大鼠在鼻触键上作出反应；3）进行每日实验阶段，根据每只大鼠在各阶段中的表现情况，逐步调整rPVT程序的参数（即 前线索时间、刺激间间隔、超时时间以及键灯照明时间）（具体细节见下文描述）。

<table><tbody><tr><td>带不锈钢网格地板的模块化大鼠操作箱</td><td>Med Associates</td><td>ENV-008</td><td>Med Associates Inc.&lt;br/&gt; PO Box 319&lt;br/&gt; St. Albans, Vermont 05478,&lt;br/&gt; USA&lt;br/&gt; 电话: (802) 527-2343</td></tr><tr><td>隔音操作室&amp;nbsp;</td><td>Med Associates</td><td>ENV-022MD</td><td>用于放置大鼠操作箱</td></tr><tr><td>大鼠用箱内照明灯</td><td>Med Associates</td><td>ENV-215M</td><td></td></tr><tr><td>直径1&quot;的大鼠鼻触反应键</td><td>Med Associates</td><td>ENV-119M-1</td><td></td></tr><tr><td>颗粒食丸接斗，槽型</td><td>Med Associates</td><td>ENV-200R2M</td><td></td></tr><tr><td>用于大鼠的模块化食丸分配器，45 mg</td><td>Med Associates</td><td>ENV-203M-45</td><td></td></tr><tr><td>支持最多8个操作箱的PCI操作套件</td><td>Med Associates</td><td>MED-SYST-8</td><td></td></tr><tr><td>SmartCtrl</td><td>Med Associates</td><td>DIG-716P1</td><td>该目录编号包含8个输出端口和4个输入端口，为运行rPVT所需的最小配置；SmartCtrl也可选购16个输出端口和8个输入端口的型号以获得更高灵活性</td></tr><tr><td>Med-PC IV 软件</td><td>Med Associates</td><td>SOF-735</td><td></td></tr><tr><td>配备PCI插槽的PC计算机</td><td>任意制造商（&lt;em&gt;例如&lt;/em&gt;，Dell）</td><td></td><td>使用PCI操作套件需要配备PCI插槽的计算机。也可使用基于PCIe的系统。详情请咨询Med Associates。</td></tr><tr><td>无尘精密颗粒饲料，45 mg，啮齿类谷物基饮食</td><td>Bio Serv</td><td>FO165</td><td>Bio-Serv&lt;br/&gt; One 8th Street, Suite 1&lt;br/&gt; Frenchtown, NJ 08825, USA&lt;br/&gt; 电话: (800)-996-9908;&amp;nbsp;&amp;nbsp; 通常使用标准饲料颗粒。其他类型的颗粒（&lt;em&gt;例如&lt;/em&gt;，蔗糖颗粒）可从Bio Serv获取。</td></tr></tbody></table>

啮齿类心理运动警觉性测试（rpvt）：一种评估大鼠和小鼠神经行为表现的方法

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

人类心理运动警觉性测试（Psychomotor Vigilance Test, PVT）是一种广泛用于测量疲劳和持续注意力变化的实验方法。本文介绍了一种适用于啮齿类动物的PVT版本——称为&#34;rPVT”，用于评估类似的注意力指标（i.e.，表现准确性、运动速度、过早反应以及注意力 lapses）。文中提供的数据显示，rPVT在实验室大鼠中的应用具有短期和长期的有效性。大鼠能够轻松学会rPVT任务，掌握基本操作所需训练时间少于两周。一旦学会，大鼠在rPVT中的表现与人类PVT中的相应指标高度相似，包括注意力 lapses、反应时间、随着实验时间延长而出现的警觉性下降（i.e.，人类中的&#34;任务持续时间&#34;效应），以及人类中所描述的刺激-反应间隔（RSI）效应。因此，rPVT可成为评估多种变量对持续注意力影响的极为有价值的工具，其表现模式与人类PVT高度相似，因而有助于开发针对神经行为功能障碍的新型治疗方法。

大鼠rPVT基线行为表现
根据此处详述的参数，在122只雄性大鼠中，有86.7%的大鼠在平均9.0次（标准差 = 10.13；n = 122）由计算机自动控制的训练阶段内达到了最终的rPVT参数（训练过程见4.1–4.9节rPVT训练部分）；据我们的经验，仅有约2%的大鼠无法习得rPVT任务。采用当前方法，在rPVT标准表现参数下的首次完整测试中，大鼠平均正确反应率为73.4%，注意力 lapses（失误）为18.6%，过早反应为10.6%；平均反应时间约为527 ms（见 图3）。到第4th 完整实验阶段，正确反应率趋于稳定，此后未出现显著变化。数据来自我们已发表的文章20 表明，如果动物达到高于平均水平的 d' 在第一次正常训练阶段期间达到基线表现标准所需的平均训练次数为8.7次，且他们更快地达到了基线表现标准 与 10.0，由均值分割t检验...

本文描述了一种大鼠版本的人类心理运动警觉性测试（PVT），用于测量与人类PVT所评估的相似的注意力特征，包括人类警觉性的多个方面，如行为准确性、运动速度、过早反应以及注意力 lapses（ lapses 指注意力短暂缺失）。

啮齿类心理运动警觉性测试（rPVT）：一种评估大鼠和小鼠神经行为表现的方法

人类精神运动警觉性测试（Psychomotor Vigilance Test, PVT）是一种广泛用于测量疲劳程度和持续注意力变化的实验方法。本文……

本实验方案的总体目标是测量大鼠和小鼠注意力的若干方面，类似于人类精神运动警觉性测试所测量的指标，如准确性、运动速度和警觉性。该方法有助于回答有关啮齿类动物神经行为表现的关键问题，包括脑损伤、药物干预、基因修饰以及睡眠剥夺或限制的影响。该技术的主要优势在于，它为评估多种实验干预措施的效果提供了稳定的基线。为了对啮齿类动物进行预训练，首先将每只动物分配到一个操作箱中，每天在大致相同的时间进行测试，且需在每日喂食之前完成。在进入下一步训练之前，每天必须检查行为学数据。如果未在适当时间完成检查，将导致训练效果不佳。通过将食物颗粒装入食丸分配器来准备操作箱。然后将10至20个食物颗粒送入操作箱内的食物接收器中。接着，称量实验动物（此处为大鼠）的体重，并将其放入操作箱中。在预训练阶段，实验参数应设置为较低且固定的数值。程序启动后，由计算机程序控制房屋灯的开启、鼻触键的照明以及食物颗粒的自动发放。应使用能够给予动物充足时间进行探索并获得奖励的设置，例如鼻触键照明持续10秒。当大鼠吃完食物颗粒后，开始手动塑造其行为。保持小隔间敞开，观察大鼠的行为。使用连接至喂食器的手持开关，在大鼠执行目标行为后尽快给予食物颗粒。逐步塑造目标行为的近似表现。例如，当大鼠能够稳定地从食丸接收口获取食丸后，可进一步训练其在取食后向左移动，靠近鼻触键。在塑造过程中，保持计算机程序运行，以控制笼内灯光、鼻触键和喂食器。因此，当大鼠触碰按键时，计算机程序会自动强化该行为。实验结束后，统计大鼠获得的食丸总数，并从其每日食物配额中减去这些食丸的总质量。实验结束30分钟或更长时间后，将剩余的每日食物配给喂给大鼠。每天使用温和的消毒剂清洁操作箱。少量使用70%乙醇。每天检查鼻触键功能，并根据需要进行清洁。在每只大鼠的训练中，需预先训练至其在点亮的按键上至少完成40次由计算机强化的反应，并且每次均能成功获取食物颗粒。通常经过两到三次每次半小时的训练即可达到该标准。一旦大鼠的行为模式已形成，即使用初始的2秒前提示期（foreperiod）间隔和2秒超时进行正式训练。将鼻触键的指示灯持续点亮足够长的时间以获得反应，例如九秒。这是该程序的限时值。当大鼠在鼻触键指示灯亮起之前过早作出反应时，使用超时作为对提前反应的惩罚。在超时期间，大鼠无法获得食物。继续运行30分钟的实验。当大鼠在当前的预备期值下完成10次试验中的8次正确试验后，让计算机将预备期值和超时时间各增加0.1秒。同时，将限时保持（limited hold）值缩短0.1秒。每当大鼠在每个预备信号期（foreperiod）值下完成10次正确试验中的8次时，预备信号期和超时（timeout）值均增加0.1秒，而限时保持值则相应减少0.1秒，上述调整在每次实验过程中重复进行。单次30分钟的实验结束后，记录大鼠在该次实验中达到的最长预备信号期长度以及获得的食丸数量。与预训练阶段相同，从大鼠每日的食物配额中减去其消耗的食物量。第二天，以比前一次训练达到的最大值慢300毫秒的预备期开始30分钟的训练。当大鼠在每个预备期值下完成10次试验中正确达到8次时，计算机程序将像前一天一样继续自动增加该值。当超时达到8秒，且限时达到1.5秒时，不再增加这些变量。预备期可延长至动物可耐受的最大长度。将大鼠每日的表现分析为正确试验、过早试验和遗漏试验所占的百分比。大鼠通常能保持平均40%至90%的正确反应率，并表现出稳定进步。当大鼠达到10秒或更长的预备期后，在每次试验中将预备期在7至10秒之间随机变化，同时将其他参数固定在8秒和1.5秒。当大鼠在预备期可变的情况下能够正确完成70%的试验时，将可变预备期的范围扩展至5至10秒。这种情况常在一次训练过程中出现，因此密切观察数据非常重要。同样，当大鼠能够成功完成 70% 的试验后，将可变的预备期范围扩大至 3 到 10 秒。在提高难度之前，确保大鼠的成功率达到 70% 或更高至关重要。由于一些大鼠会采取随机反应的策略，而不是等待刺激出现。根据此处详述的参数，在122只雄性大鼠中，有86.7%的大鼠在平均九次计算机自动化训练会话内达到了最终的rPVT参数。随后将大鼠的反应时间与人类执行PVT任务时的反应时间进行了比较。与人类相似，大鼠在较短时间间隔下的反应时间也表现出预期的急剧上升，而在较长时间间隔下则呈现向右延伸的长尾分布。与人类持续警觉任务（PVT）中的表现类似，大鼠在执行任务过程中的反应速度随着时间推移而下降，表明存在警觉性减退，即随着任务持续时间的增加，表现水平下降。预备期时间对大鼠的表现具有显著影响。在较短的预备期条件下，动物的表现较慢，且失误率更高。然而，随着预备期时间的延长，正确反应率下降，反应时间加快，而过早反应的百分比增加。观看本视频后，您应充分了解如何训练大鼠和小鼠准确执行人类PVT任务的啮齿类动物版本，并能够长期、稳定、持续地获得可靠的每日实验数据。一旦掌握，该技术可用于在 10 至 15 天内训练啮齿类动物完成啮齿类 PVT，并在此后产生稳定的表现。

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