Name: 触摸屏持续注意任务 (SAT) 大鼠 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 31 s
Description: 了解如何使用触摸屏操作箱在大鼠中测试持续注意力。该方法适用于雄性和雌性大鼠，可用于研究神经精神疾病和神经退行性疾病中的注意力机制，为认知功能评估提供可靠的行为学工具。

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感谢 Joy Bergmann、Attilio Ceretti、Sarah Cohen、Nina Duncan、Arron Hall、Hanna Lefebo 和 Madeleine Salvatore 在行为实验方面的协助，感谢 Vinay Parikh 博士、Brittney Yegla 博士和 Rob Cole 对 SAT 参数提供的建议。感谢 Jill McGaughy 博士在训练流程方面的指导。本研究得到了美国国立卫生研究院资助项目 NIMH 092438 和美国国家科学基金会资助项目 IOS 1552416 对 D.A.B. 的支持。

所有实验均按照美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）指南进行，并经天普大学（Temple University）机构动物使用与护理委员会批准。本方案采用成年（开始研究时约60日龄）雄性和雌性斯普拉格-道利大鼠（Sprague-Dawley rats，Charles River）进行。
1. 触屏SAT实验材料
<ol>
	<li>确保每个触摸屏实验箱周围设有隔音屏蔽室，并在实验箱内配备室内照明灯、声音发生器、位于实验箱上方的摄像头，以及位于触摸屏对面墙壁上的颗粒分配器和带照明功能的饲喂奖励区。</li>
	<li>若计划进行套管或电极植入手术，应使用具有较大开口的饲喂奖励区。使用45 mg的奖励颗粒，并通过面粉筛筛除粉尘，以减少颗粒残渣堵塞饲喂装置的风险。</li>
	<li>为每个实验箱安装一块黑色丙烯酸遮罩（厚度3.175 mm，哑光表面），以限制触摸屏上的响应区域。遮罩应制备一个位于中央的圆形开口（直径28.58 mm，距底部107.95 mm，左右居中），用于光刺激显示；并在其下方偏置位置设置两个方形响应区域（均为28.57 mm × 28.57 mm），分别距离左侧边85.73 mm和右侧边85.73 mm，且均距底部34.93 mm。该遮罩的设计示意图可参见文献Wicks, et al.19。</li>
	<li>将遮罩置于触摸屏前方，哑光面朝向实验箱内部。</li>
</ol>
2. 触屏SAT实验的时间安排设计
注意：以下方案详细说明了如何设置触摸屏SAT中塑造和测试阶段的时间表参数。所有这些时间表均可应要求提供。表1展示了时间表的参数设置。
<ol>
	<li>鼻触塑形参数
	<ol>
		<li>设置程序，使不呈现任何信号，且笼内灯光保持关闭。</li>
		<li>将喂食器奖励区域设置为亮灯，以指示食丸的存在；当食丸被取走后，根据喂食器端口的红外光束检测结果，该灯自动熄灭。</li>
		<li>设置程序，使任一反应区域内的鼻触均按固定比率1（FR1）强化程序给予食物颗粒奖励（即，每次正确反应均给予奖励）。然而，需设置程序：若鼻触的侧向差异达到或超过五次，则大鼠必须触探非偏好侧才能获得奖励，以防止出现侧向偏好。</li>
		<li>将训练时长设定为40分钟或完成120次有奖赏的探鼻次数。若受试对象连续两天在40分钟内完成120次鼻触，将其推进至训练计划1。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>训练计划1、训练计划2和SAT的共享参数描述
	<ol>
		<li>规划训练程序时，保持屋内灯光开启，以增加注意力需求。</li>
		<li>将每次实验设置为包含162个试次，可分为3个区组，每区组54个试次，试次间间隔（ITI）设定为9 ± 3 s。</li>
		<li>确保信号试次和非信号试次为伪随机化设计，使得在三个区组中信号试次和非信号试次的数量均相同。</li>
		<li>将程序设置为在每次实验开始时自动递送一粒食丸并点亮食丸仓指示灯。当红外光束中断信号表明大鼠头部已离开奖赏区域时，程序应关闭食丸仓指示灯并开始第一个间隔时间（ITI）。</li>
		<li>每次试验结束后（即，信号或无信号），将程序设置为在4秒反应窗口期结束时发出一个持续200毫秒、70分贝的3 kHz提示音。</li>
		<li>如果大鼠正确响应，则设置程序在其头部离开奖励区域时开始下一次试验间隔（ITI）。如果大鼠响应错误，则设置ITI在响应结束后立即开始。如果大鼠遗漏（即，无应答时），将ITI设置为在应答窗口结束后开始。</li>
		<li>为实现平衡设计，需制定两种版本的实验流程：第一种版本指定右侧反应区域为击中区（A 版），第二种版本指定左侧反应区域为击中区（B 版）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>训练计划1参数
	<ol>
		<li>将所有信号持续时间设置为 500 ms。</li>
		<li>在信号试验中，将程序设置为在呈现信号的同时，以50%的强度照亮指定用于击中反应的区域，以吸引大鼠对该正确反应区域的注意力。</li>
		<li>在无信号试验中，保持正确拒绝的指定区域不亮。</li>
		<li>设置程序，使错误响应触发矫正试验，在该试验中重复前一次的试验类型（即，信号或非信号）再次呈现。确保在连续四次错误反应或出现一次正确反应后，结束该系列的矫正试验。矫正试验不计入任务完成所需的总共162次试验中。</li>
		<li>若受试者连续三天达到至少70%的击中率、至少70%的正确拒绝率，且遗漏率低于20%，则将其纳入训练方案2。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>训练计划 2 个参数。
	<ol>
		<li>将所有信号持续时间设置为 500 ms。</li>
		<li>与训练程序1不同，在信号试验中将程序设置为保持击中反应区域不亮。</li>
		<li>与训练计划1不同，不要让程序执行校正试验。</li>
		<li>保持所有其他参数与训练方案1中的相同。</li>
		<li>若受试者连续三天达到至少70%的命中率、至少70%的正确拒绝率且遗漏率低于20%，则进入SAT阶段。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>SAT参数。
	<ol>
		<li>设置三种信号持续时间：500 ms、50 ms 和 25 ms。</li>
		<li>将程序设置为以伪随机方式呈现变量信号，使得在每一轮三个试验区组中，三种信号持续时间均出现相同次数。</li>
		<li>将标准表现定义为：在500毫秒信号持续时间内，连续三天达到至少70%的命中率、至少70%的正确拒绝率，且遗漏率低于20%。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>训练阶段</td>
			<td>最大试验次数</td>
			<td>信号持续时间 (ms)</td>
			<td>特殊条件</td>
			<td>达标标准</td>
			<td>各阶段中位天数</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>鼻触形状训练</td>
			<td>120</td>
			<td>无事件</td>
			<td>笼灯开启</td>
			<td>40 分钟内完成 120 次试验</td>
			<td>雄性：2 天，雌性：2 天</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>训练程序 1</td>
			<td>162</td>
			<td>500</td>
			<td>笼灯开启；校正试验；信号试验期间反应窗口亮度设为 50%</td>
			<td>连续 3 天，命中率 > 70%，正确拒绝率 > 70%，遗漏率 < 20%</td>
			<td>雄性：19 天，雌性：25 天</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>训练程序 2</td>
			<td>162</td>
			<td>500</td>
			<td>笼灯开启</td>
			<td>连续 3 天，命中率 > 70%，正确拒绝率 > 70%，遗漏率 < 20%</td>
			<td>雄性：13 天，雌性：21 天</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SAT</td>
			<td>162</td>
			<td>500, 50, 25</td>
			<td>笼灯开启</td>
			<td>500 ms 条件下命中率 > 70%，正确拒绝率 > 70%，遗漏率 < 20%，连续 3 天达标</td>
			<td>雄性：18 天，雌性：12 天</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1：各训练时间表及其平均习得时间。
<ol start="6">
	<li>干扰物 SAT。
	<ol>
		<li>将第1和第3区组的参数设置与SAT完全相同。</li>
		<li>编程使笼内照明灯在第2区组期间以0.5 Hz的频率闪烁。</li>
		<li>在分析数据时，比较第1、2、3区组的表现，以分析同一实验会话中干扰物出现前、期间和之后的行为表现。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>数据提取程序。
	<ol>
		<li>按试验区组和每个信号持续时间，分别提取SAT和干扰物SAT的以下数据（用于计算VI和命中率）：
		<ol>
			<li>通过将命中次数除以命中与遗漏次数之和，再乘以100，计算命中率。</li>
			<li>通过将正确拒绝次数除以正确拒绝与误报次数之和，再乘以100，计算正确拒绝率。</li>
			<li>使用以下公式计算警觉性指数（VI），即注意力表现的综合指标：<img alt="VI 公式，示意图，静态平衡，平衡计算，物理，代数表达式，研究" src="/files/ftp_upload/56219/56219eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 其中h和f分别为信号试验中的命中比例和非信号试验中的误报比例。VI值范围为-1至+1，VI为0表示大鼠无法区分信号与非信号试验。在计算VI时不包括遗漏的试验。</li>
			<li>通过确定无反应试验所占比例，计算遗漏率。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 大鼠触摸屏SAT实验操作步骤
<ol>
	<li>倒置光照/黑暗周期的注意事项 
	注意：我们在大鼠的黑暗周期进行测试，但关于光照周期中测试的注意事项，请参见讨论部分。
	<ol>
		<li>在黑暗周期期间进行测试时，应在黑暗周期开始至少30分钟后开始行为学测试。</li>
		<li>设备安装完毕后，在所有训练和测试过程中均应保持行为测试室处于黑暗状态，以避免干扰大鼠的睡眠/觉醒周期。</li>
		<li>运输过程中用黑色毛巾覆盖鼠笼，以减少光照暴露。</li>
		<li>使用带有红色灯光的头灯，可在黑暗环境中进行免手操作，且不会干扰光/暗周期。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>食物限制程序与时间安排分配
	<ol>
		<li>穿戴适当的个人防护装备（PPE； 例如手套、口罩、头罩、实验服、鞋套 等等。) 在处理大鼠之前。</li>
		<li>当大鼠到达动物饲养室后，应单独或分组饲养。在我们的研究中，大多数大鼠最终需植入套管，因此需要单笼饲养。</li>
		<li>在研究开始前5天，每天用手抓取大鼠5分钟。</li>
		<li>在食物限制之前，记录每只大鼠自由进食时的体重，并计算其目标体重，即自由进食体重的85%。</li>
		<li>在开始塑形前，将大鼠禁食3天。</li>
		<li>在开始塑形前，先让大鼠在它们的饲养笼内接触15粒食物奖励颗粒。</li>
		<li>在初次食物限制后，根据需要调整每日食物供给量，以维持大鼠在注意力任务中的表现，并使其体重保持在自由进食状态下体重的约85%，允许随时间略有增重（参见指导原则25）在开始新的实验程序之前，应比平时更严格地限制大鼠，以增强其动机。</li>
		<li>在大鼠不进行行为学实验的每周某一天（或几天）中，应至少增加1.0 g的食物量，以补偿其在行为任务中因获得奖励而本应摄入的热量。</li>
		<li>每次实验结束后记录每只大鼠的体重。</li>
		<li>完成实验后至少30分钟内不要喂食大鼠，以避免大鼠将行为测试结束与喂食时间关联起来。如果大鼠为群养，应将每只大鼠单独喂食1小时，然后将其重新放回群养环境。</li>
		<li>在研究开始前，将每只大鼠随机分配至两种训练方案（A 或 B）中的一种，并在整个训练及 SAT 程序期间保持其指定的方案不变。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>每日跑步操作流程
	<ol>
		<li>穿戴适当的个人防护装备。</li>
		<li>启动操作箱和计算机。</li>
		<li>检查颗粒分配器中是否已装入颗粒，并确认触摸屏前方已插入遮罩。</li>
		<li>通过验证喂食器能否正常分配食物，以及屏幕、灯光和音调是否正常工作，确保每个箱子功能正常。为此可编写一个简单的箱子测试程序，我们的测试程序可应要求提供。</li>
		<li>在每个盒子中加载正确的程序，仔细核对相应版本 （即，A 或 B）。根据需要输入有关动物编号、性别、实验条件、用户姓名首字母及其他备注的相关信息（例如，输注第1天）。</li>
		<li>从饲养室取出大鼠，并将其放入相应的盒子中。</li>
		<li>开始实验。</li>
		<li>通过在实验开始时设置视频摄像系统并观察数分钟，以确保所有设备正常运行。定期检查实验状态。</li>
		<li>一次会话结束后，记录汇总数据（例如，命中率百分比、CR 百分比、遗漏百分比）以及实验记录本中的任何问题。</li>
		<li>用10%乙醇擦拭每个饲养盒，并在每组动物之间更换垫料。</li>
		<li>当天最后一组大鼠实验结束后，用10%乙醇彻底清洁实验箱，确保地板网格尽可能洁净，并更换垫料。</li>
		<li>在云服务器上备份数据，并提取任何关键数据。</li>
		<li>关闭设备电源。</li>
		<li>每天在同一容器中同时进行动物实验。</li>
		<li>每周训练大鼠5至6天（我们实验室每周训练大鼠6天）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 行为问题排查
注意：当大鼠转入下一阶段的训练（i.e.，从鼻触训练阶段转至训练计划1、从训练计划1转至训练计划2、从训练计划2转至SAT）时，其表现下降是正常现象。然而，如果其表现随时间未见改善，或某只大鼠原本表现良好却突然变差，最常见的原因是食物限制不当。
<ol>
	<li>解决食物限制相关问题
	<ol>
		<li>如果怀疑存在食物限制问题，应观察大鼠执行任务的过程，以帮助诊断问题所在，并检查遗漏次数，特别是整个实验阶段中的遗漏情况。</li>
		<li>如果某只大鼠的遗漏次数较高，尤其是在第3阶段中遗漏增加，并且在箱内安静不动、不执行任务，则每日食物量减少1 g，并监测其表现，判断性能是否改善。</li>
		<li>如果某只大鼠遗漏次数较高，频繁急切地触碰屏幕，并在实验过程中反复往返于食物出口，则每日食物量增加1 g，并监测其表现，判断性能是否改善。</li>
		<li>当难以判断大鼠是进食过多还是过少时，先增加食物量持续2天并监测其表现；若表现未改善或恶化，则减少食物量持续2天并继续监测其表现。</li>
		<li>若调整食物限制后表现仍未改善，将该大鼠转入下一更简单的训练阶段，具体如下所述。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>不同训练阶段中表现问题的排查 
	注意：若某只大鼠的习得时间超过同性别动物在该阶段达到标准所需天数平均值的两个标准差以上，则应淘汰该大鼠。我们根据自身数据对Sprague-Dawley大鼠提出了淘汰阈值建议，但不同品系可能需要调整这些数值。
	<ol>
		<li>训练阶段1：对于Sprague-Dawley雄性大鼠，若在36天后仍未习得，应予以淘汰；雌性大鼠若在48天后仍未习得，也应淘汰。</li>
		<li>训练阶段2：若某只大鼠在训练阶段2连续12天表现停滞在标准以下，且已排除食物限制问题，则将其退回至训练阶段1，至少维持5天或直至达到标准。若该大鼠在退回训练阶段1后12天内仍未达到标准，则从研究中淘汰。若该大鼠通过训练阶段1并重新回到训练阶段2，但在最初开始训练阶段2后的36天（雄性）或42天（雌性）内未见改善，则从研究中淘汰。</li>
		<li>SAT阶段：若某只大鼠在SAT阶段连续12天表现停滞在标准以下，且已排除食物限制问题，则将其退回至训练阶段1，至少维持5天或直至达到标准。若该大鼠在训练阶段1的12天内未达到标准，则从研究中淘汰。若该大鼠通过训练阶段1并重新回到SAT阶段，但在最初开始SAT后的41天（雄性）或28天（雌性）内未见改善，则从研究中淘汰。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>其他问题的排查
	<ol>
		<li>若大鼠在训练阶段2或SAT阶段出现侧向偏好（i.e.，持续在某一侧的正确击中率 >70%，而另一侧的正确拒绝率 <40%，或相反情况），应将其转入训练阶段1，该阶段包含矫正试验，可促使大鼠对两个响应区域均作出反应。将大鼠保留在训练阶段1至少5天，或直至其达到标准。若在12天内未能达到训练阶段1的标准，则从研究中淘汰该大鼠。</li>
		<li>若大鼠停止进食、出现卟啉分泌物，或表现出疼痛与痛苦的其他迹象，应立即咨询兽医人员。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

持续性注意力缺陷在神经精神、神经发育和神经退行性疾病中均有报道1,2,3，但影响注意力最佳状态或受损状态的机制尚未得到充分研究。部分原因在于，专用设备限制了啮齿类动物注意力任务的便捷推广。然而，触摸屏实验舱通过使用同一套设备灵活运行多种认知任务，正在解决这一问题20,22。本文进一步扩展了可用于触摸屏的认知任务列表20,22，详细阐述了如何在雄性和雌性Sprague-Dawley大鼠中实施触摸屏持续注意力任务（SAT）。对两性间表现的比较显示，其习得速率相当。然而，雄性在达到标准方面表现出比雌性更大的变异性。这一有趣的性别差异可能与Sprague-Dawley大鼠品系中雄性个体特质变异度较高而雌性较低的现象有关<sup ...

从注意缺陷多动障碍（ADHD）到精神分裂症再到阿尔茨海默病，多种疾病均以注意力受损为共同特征1,2,3。其中，持续性注意力缺陷——即对间歇性且不可预测事件进行持续监控的能力下降——尤为突出，因为持续性注意力对于选择性注意、分配性注意以及其他认知过程至关重要4,5。即使在健康人群中，维持注意力困难也会对认知功能产生负面影响，损害日常活动能力6。因此，阐明持续性注意力的神经生物学基础及其失调机制，有助于开发改善认知功能的干预措施，从而惠及大量人群。
为了阐明参与正常与受损注意力的神经环路和分子机制，许多研究人员转向了非人动物模型，在这些模型中可以对执行注意力任务时的特定细胞群和分子过程进行操控。这一努力推动了多种操作性注意力任务的发展，可用于评估持续注意力能力7,8,9,10。其中一种范式由 McGaughy 和 Sarter（1995 年）开发，称为持续注意力任务（sustained attention task, SAT）。在 SAT 中训练的啮齿类动物必须区分信号试次（信号灯短暂闪烁）与非信号试次。通过引入视觉干扰物（闪烁的笼内灯）可提高注意力负荷10。SAT 中用于评估注意力的关键参数已有充分记录，该任务已在雄性和雌性大鼠及小鼠中得到验证10,11,12。甚至已有适用于人类的版本，突显了 SAT 的转化应用价值13。重要的是，该任务的使用帮助揭示了基底前脑皮层投射系统在持续注意力中的关键作用4。具体而言，基底前脑中从Meynert核（nucleus basalis of Meynert, NBM）/无名质（substantia inominata, SI）区域投射至前额叶皮层的胆碱能神经元对“命中”（hits）至关重要，即在信号试次中做出的正确反应14,15。相比之下，该区域的 GABA 能神经元被认为介导了“正确拒绝”（correct rejections, CRs）的表现，即在非信号试次中做出的正确反应16。在该任务的基本神经环路被确立后，研究人员已识别出多种可调节此环路并损害注意力的因素，从应激激素到神经毒性蛋白均被证实具有影响17,18。总体而言，这些研究凸显了 SAT 的重要应用价值。
在实验室中实施SAT的一个局限性在于，原始操作程序需要永久配置用于该任务的作业箱，箱内需设有中央面板灯和两个可伸缩杠杆，其中一个指定用于记录击中（hits），另一个用于记录正确拒绝（CRs）。10在信号试次中，面板灯短暂亮起，随后伸出杠杆，提示4秒的反应窗口。在此窗口期间，如果按压指定的“击中”杠杆，大鼠将获得奖励（食物或水）。在信号试次中按压错误的杠杆，即“漏报”，不会获得奖励。在非信号试次中，面板灯保持关闭，随后杠杆伸出。在此类试次中，正确拒绝（CR）会获得奖励，但按压错误的杠杆，即“虚报”，不会获得奖励。在反应窗口期间未进行任何反应则记为“遗漏”。为了提高SAT任务的可用性，我们近期将其改进用于触屏操作箱，其中一侧壁为触摸屏，既可呈现视觉刺激，也可记录鼻触反应。19触摸屏实验舱因其能够执行多种任务而日益流行（例如，配对联想学习，逆转学习， 等等。）使用一台设备20与其他触摸屏实验方法类似20,21,22, 我们对SAT的改进方法需要使用一种不透明的塑料触摸屏遮罩，称为mask，其上开有孔洞。中央的圆形孔洞允许通过在后方屏幕显示白色刺激来呈现信号，两个方形反应区域分别用于记录击中（hits）和正确拒绝（CRs），使大鼠可通过触碰进行反应19在传统实验箱中，通常通过推出杠杆来提示4秒的反应窗口，但先前的一项研究表明，也可使用音调来提示反应窗口。23在触屏SAT中，我们同样通过短暂的音调来提示反应窗口。其他训练参数（例如试验次数，试验间间隔 等等。传统SAT与触屏SAT之间的参数设置保持一致。我们此前评估了传统SAT与触屏SAT版本的执行表现，发现两者具有可比性，表明触屏SAT是测量持续注意力的有效方法。19触摸屏的改进使SAT更具多功能性，因为它现在可适用于广泛使用的触摸屏操作箱。
本实验方案详细介绍了如何在实验室中进行触摸屏SAT操作。训练流程相较于我们此前报道的任务有所调整19，旨在优化雌性大鼠的学习时间，因为雌性大鼠与雄性不同，在此前的训练流程中难以顺利进阶24。文中包含了雄性和雌性大鼠典型行为表现的结果，并提供了任务操作中常见问题的解决建议。

<table><tbody><tr><td>Bussey-Saksida 大鼠触摸屏实验箱简易安装系统</td><td>Lafayette Instrument</td><td>80604-20</td><td>包含：触摸屏、带穿孔地板的箱体底座、大型喂食器奖励区（44.5 mm 宽 × 92.5 mm 高）、扬声器、笼内照明灯、音调发生器、隔音箱（SAC）；梯形动物操作区域在喂食器处宽 126 mm，在屏幕处宽 240 mm、深 332 mm，高度为 300 mm</td></tr><tr><td>隔音箱（SAC）</td><td>Lafayette Instrument</td><td>80604-20</td><td>隔音效果约 35 dB；重量 38 kg；外部尺寸：600 mm 宽 × 670 mm 高 × 352 mm 深；内部尺寸：540 mm 宽 × 610 mm 高 × 532 mm 深</td></tr><tr><td>触摸屏用 Abet II 软件</td><td>Lafayette Instrument</td><td>89505</td><td>版本 2.19</td></tr><tr><td>Whisker 多媒体系统</td><td>Lafayette Instrument</td><td>80698-1</td><td>Abet II 触摸操作所必需</td></tr><tr><td>颗粒分配器</td><td>Lafayette Instrument</td><td>80209-45</td><td>45 mg 可更换颗粒尺寸轮</td></tr><tr><td>摄像头</td><td>Lafayette Instrument</td><td>80600-CAM</td><td>针对红外光过滤并聚焦</td></tr><tr><td>Microsoft Windows</td><td>Microsoft</td><td></td><td>推荐使用 Windows 7 64 位系统</td></tr><tr><td>控制器 PC-触摸屏实验箱</td><td>Lafayette Instrument</td><td>88530</td><td>双核 Pentium 处理器；2.5 GHz 或更高；配备键盘、鼠标和显示器；已安装 PCI 卡、电缆及扩展模块；四个 RS232 端口；四个 VGA 端口</td></tr><tr><td>无尘精密颗粒饲料</td><td>BioServe</td><td>F0165</td><td>45 mg</td></tr><tr><td>黑色亚克力遮罩</td><td>Everything Plastic</td><td>定制产品</td><td>黑色聚碳酸酯材质，一侧为哑光表面，厚度 3.18 mm；中心圆形开口，直径 28.58 mm，距底部 107.95 mm，左右居中；两个方形响应区域，每个 28.57 mm × 28.57 mm，位于下方且偏心布置，一个距左侧 85.725 mm，另一个距右侧 85.725 mm，两者均距底部 34.925 mm</td></tr><tr><td>多功能推车</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-954-754</td><td>30.75 英寸 × 18.38 英寸 × 33 英寸</td></tr><tr><td>黑色毛巾</td><td></td><td></td><td>足够大以覆盖运输笼具</td></tr><tr><td>带红光的头灯</td><td>Energizer</td><td>HDL33A2E</td><td>LED 白光与红光</td></tr></tbody></table>

用于大鼠的触屏持续注意力任务（sat）

Touchscreen Sustained Attention Task (SAT) for Rats

持续性注意是指在较长时间内监控间歇性且不可预测事件的能力。这种注意过程支持认知的其他方面，并在某些神经发育性、神经精神和神经退行性疾病中受到破坏。因此，识别损害或改善持续性注意的机制在临床上具有重要意义。这类机制通常首先通过啮齿类动物模型发现。因此，已开发出多种用于测试啮齿类动物持续性注意的行为程序。其中一种方法由 McGaughy 和 Sarter（1995 年）首次描述，称为持续性注意任务（sustained attention task, SAT），训练大鼠区分信号试次（即短暂的灯光呈现）与非信号试次。信号持续时间很短，因此需要集中注意力才能察觉。通过引入干扰刺激（例如闪烁的笼内灯）可进一步增加注意负荷。我们已将该任务改进用于触摸屏操作箱，其配置为在箱体一侧安装触摸屏，可用于呈现刺激并记录反应。本文详细阐述了我们在触摸屏操作箱中实施 SAT 的实验方案。此外，我们提供了雄性和雌性 Sprague-Dawley 大鼠在该任务中的标准行为表现指标。两性在该任务中表现相当，突显了其在注意研究中的适用性，尤其随着越来越多的研究人员在实验设计中纳入雌性啮齿类动物。此外，SAT 在日益普及的触摸屏操作箱中易于实施，进一步提升了其应用价值。

在大多数注意力研究中，大鼠首先在SAT任务中训练至达标标准，随后进行干预以破坏或改善其注意力。通常情况下，研究不会展示获取阶段的数据，但本文展示了雄性和雌性Sprague-Dawley大鼠在SAT任务中的学习获取速度。为此，我们量化了大鼠达到SAT任务标准所需的中位天数（从鼻触阶段开始计算）。需要注意的是，有少数大鼠未能在规定时间内达标（雄性n = 5，雌性n = 1）。雄性（n = 24）和雌性（n = 16）大鼠达到标准所需的中位天数（包括在规定时间内未达标者）分别为54.5天和62天（图1）。两性在获取时间上无显著差异 [U = 165.5, Z = -0.75, p = .469]。值得注意的是，雄性大鼠在获取时间上的变异性似乎大于雌性 [四分位距 (IQR) = 60.25 对比 IQR = 29.50]。
大鼠达到基线水平后，我...

持续性注意，即持续监控环境中间歇且不可预测的事件，是认知功能的关键方面。本文详细介绍了如何利用触摸屏操作箱检测大鼠的持续性注意能力。我们展示了雄性和雌性大鼠在该任务中表现相当，表明该方法适用于两性注意力研究。

用于大鼠的触屏持续注意力任务（SAT）

持续性注意是指在较长时间内监控间歇且不可预测事件的能力。这一注意过程支持……

本行为学实验任务结合触屏操作箱，旨在测量大鼠的持续注意能力。该方法有助于揭示对适当持续注意至关重要的神经生物学机制，持续注意即在一段时间内对间歇性且不可预测事件的监控能力。该技术的主要优势在于，我们将一种经过充分验证的大鼠持续注意任务成功适配至触屏操作箱系统中。一种日益普及且可编程用于多种认知任务的装置。该技术的应用延伸至以注意力受损为特征的神经精神疾病和神经退行性疾病的研究。此处介绍的方法可用于测试相关疗法。通常，初次接触该方法的研究人员在建立系统时会遇到困难，难以确保大鼠被准确追踪且数据被正确记录。本实验需在隔音衰减箱内准备触摸屏实验箱，并在箱内配备室内照明灯、音调发生器、顶部安装的摄像头、触摸屏以及带饲喂奖励区域的颗粒分配器。可以照亮饲喂器的奖励区域。在装入45毫克的奖励颗粒之前，使用面粉筛将颗粒上的粉尘抖落。这些粉尘可能会堵塞饲喂器。如果大鼠安装了头部植入装置，请使用具有较大开口的喂食器。使用黑色亚克力遮罩覆盖每个腔室，以限制触摸屏上的反应区域。在中央留一个圆形孔洞用于光刺激，并在中央孔洞下方居中位置设置两个方形反应孔。使用过程中，应在消声隔间内操作该装置。至此，完成装置的准备工作。文本方案描述了如何设定实验的参数范围。本实验中，大鼠可单独饲养或群养。在开始研究前，需连续五天、每天对大鼠进行五分钟的手动操作处理。操作时务必穿戴个人防护装备。在开始行为塑造前三天启动食物限制。第一天，记录每只大鼠的自由进食体重，并计算其目标体重，即自由进食体重的85%。在进行塑造前，将大鼠在其饲养笼中预先暴露于15粒食物奖励颗粒。初次食物限制后，调整食物摄入量以维持目标体重，并允许体重随时间略有增加。在开始新训练计划前，对大鼠进行比平时稍严格的食量限制，以提高其动因。在大鼠不执行任务的当天，应至少增加1克食物，以补偿其未获得的颗粒食物奖励。每次实验结束后，需等待至少30分钟再提供食物，以避免将测试流程与进食时间形成关联。若大鼠为群养，应在单独喂食一小时后重新合笼。实验前应启动相关设备。确保颗粒分配器已装满颗粒，并确认触摸屏前方的遮罩已就位。然后检查每个箱体的功能，测试颗粒分配器、屏幕、灯光和声音发生器。每天开始实验前测试各腔室的功能至关重要，因为任何微小的故障都可能干扰动物，导致其无法学会任务或无法达到正常表现水平。接下来，检查装箱计划表，仔细核对测试分组，并输入有关动物编号、性别、实验条件、用户姓名缩写及其他备注的相关信息。完成所有准备工作后，取出实验动物。通常在大鼠黑暗周期开始至少30分钟后进行测试。在黑暗环境中操作大鼠时，应使用头戴式红光灯。在暗周期运输大鼠时，用黑色毛巾覆盖其笼子。进入行为实验房间后，将大鼠放入相应的实验箱中，并开始持续注意任务的实验阶段。在持续注意任务中，大鼠被训练以区分信号试次与非信号试次。信号试验包括一个持续时间可变的闪光，随后是一个可听见的音调，以及一个四秒的反应窗口。在这四秒内，如果大鼠触碰屏幕上的正确区域（本例中为右侧反应区），则会获得一粒食物颗粒作为奖励，这种情况称为“命中”。如果大鼠探触另一个反应区域，则被视为漏报，且不会获得奖励。无信号试验不包含灯光刺激，大鼠必须探触屏幕的不同区域，以表明未检测到信号，才能获得奖励。在无信号试验中做出的正确反应称为正确拒绝。如果大鼠在非信号试验中探入另一个反应区域，则被视为误报，不予奖励。信号试验和非信号试验的正确反应区域应在不同受试动物之间进行交叉平衡。在信号和非信号试验中，若在反应窗口期间未作出任何反应，则视为无任务响应，不予奖励。还有一种分心版本的持续注意力任务，在三组试验中的第二组期间，屋内灯光会闪烁。开始实验后，需在最初几分钟内监测大鼠的状态，以确保所有设备正常运行。随后，应间歇性地检查其表现。每次实验结束后，将汇总数据和任何问题记录在实验记录本中。两次实验之间，使用10%乙醇擦拭每个实验箱，并更换垫料。当天所有实验完成后，用10%乙醇彻底清洁实验箱，确保地板网格尽可能干净。然后更换垫料。每次实验结束后，最好彻底更新电子表格并将其备份到单独的服务器上。雄性大鼠在SAT测试中达到标准的中位天数为54.5天，雌性大鼠为62天，两者之间无显著差异。在SAT任务中的表现测量显示，根据击中率和正确拒绝率的百分比，男性和女性在有信号和无信号试验中的准确性相似。整体有意表现的测量指标——警觉性指数（VI）——在两性之间也显示出相似的结果。此外，记录到的遗漏率较低，且在性别之间无显著差异。在任务过程中，视觉信号持续时间在500、50和25毫秒之间变化，且信号越短，表现越差。性别因素无主要效应。为了增加注意力负荷，在一部分大鼠中，于三个试验区块的第二个区块期间，以闪光的屋灯作为干扰刺激。与预期一致，试验区块存在主效应，表现为第二组块中表现下降，第三组块中恢复。出乎意料的是，女性的表现显著差于男性。观看本视频后，您应能够充分了解如何使用触摸屏操作箱来检测大鼠的持续注意力。在实施该实验流程时，重要的是要记录每只动物的个体表现，并根据需要调整喂养方案，以确保动物尽快掌握任务。请注意，在操作啮齿类动物时，实验方案必须事先获得机构动物护理与使用委员会（IACUC）的批准，且始终佩戴个人防护装备。

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神经科学

触摸屏持续注意任务 (SAT) 大鼠

本报告中，我们介绍一种完全自动化且高度多功能的系统，该系统能够同时检测啮齿类动物的多种认知行为并记录其神经元活动。...

一种用于检测啮齿类动物多认知功能及记录神经元活动的全自动化且高度多功能的系统

提出了一种用于啮齿类动物操作性条件反射的全自动化实验方案。该方案依赖于对行为事件的精确时间控制，以研究这种控制在多大程度上影响感觉运动整合及认知控制实验中潜在的神经活动。...

一种用于感觉运动整合与认知控制实验的大鼠全自动条件化方案

我们介绍了在地面投影迷宫上对大鼠进行完全自动化认知任务的慢性电生理记录训练的实验方案。...

使用地面投影迷宫记录神经活动的自动化视觉认知任务

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。...

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

本实验方案旨在通过执行注意力集转移任务（AST）等行为学检测，评估小鼠前额叶皮层介导的认知灵活性。...

注意力集转移任务：小鼠认知灵活性的一种测量方法

评估大鼠行为灵活性等执行功能的能力，有助于研究完整动物和疾病模型中的认知神经生物学机制。本文描述了用于评估策略转换和反转学习的自动化任务，这些任务对前额叶皮层网络的功能障碍尤为敏感。...

评估大鼠行为灵活性的操作性实验方法

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...

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

本文介绍了一种利用IntelliCage系统对阿尔茨海默病遗传模型进行认知评估的实验方案，该系统是一种基于操作性条件反射的高通量自动化行为监测系统。...

利用IntelliCage对阿尔茨海默病多种遗传模型进行认知功能的自动化长期行为检测

本文介绍了一种通过单次电刺激在大鼠模型中建立急性脑桥梗死的实验方案。...

通过电刺激建立大鼠急性脑桥梗死模型

本方案介绍了如何构建一个小型且多功能的摄像机，以及如何利用该摄像机获取的视频来训练神经网络，以追踪操作性条件反射箱内动物的位置。这是对操作性条件反射测试中获得的数据日志进行标准分析的有力补充。...

使用多功能自制摄像机和DeepLabCut追踪操作条件反射箱中的大鼠

本方案描述了利用 Arduino 及相关硬件和一个多功能的 Matlab...

一款开源、完全可定制的五选一序列反应时间任务工具箱，用于啮齿类动物自动化行为训练

了解如何使用触摸屏操作箱在大鼠中测试持续注意力。该方法适用于雄性和雌性大鼠，可用于研究神经精神疾病和神经退行性疾病中的注意力机制，为认知功能评估提供可靠的行为学工具。

用于大鼠的触屏持续注意力任务（SAT）

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