2018年10月13日
本文详细描述了在大鼠和小鼠中开展应激增强恐惧学习(SEFL)实验所需的方法学,该模型是一种创伤后应激障碍的临床前模型。该模型结合了经典条件性恐惧训练的要素,并以啮齿类动物的僵直行为作为恐惧增强的指标。
该方法有助于解答行为神经科学领域中的关键问题,例如如何更深入地理解创伤后应激障碍(PTSD)的潜在生物学机制。该技术的主要优势在于其稳定、可靠、可量化,并可在多种物种中实施。首先设置一组恐惧条件化实验舱作为情境A,再设置另一组恐惧条件化实验舱作为情境B。将每个恐惧条件化实验舱放置于隔音箱内,以防止外界噪音干扰。
然后,在每个恐惧条件化实验箱中放置带网格的底板以传递足底电击,每个环境使用不同的网格模式,以区分不同环境间的底板纹理。接着,在环境B中放置黑色有机玻璃三角形插件,以区分两个环境的内部结构。用稀释的清洁液擦拭实验箱的箱壁和箱门,并喷洒网格底板下方的接液盘。
清洁网格地板后,将能够提供1毫安或更低振幅电击的电击发生器和随机化装置连接至每个网格地板,以传递足底电击。最后,使用万用表通过将每个探针放置在网格地板的不同金属条上来检测电击发生器输出的电流,并确认产生所需的电击振幅。在第一天,使用带网格地板和可见光的条件A进行设置。
确保将万用表连接到不同的电极条上,以确认所需的电击强度。将动物连同其饲养笼一起从动物房经推车转运至实验房间,并分别放入四个恐惧条件化实验箱中。对于小鼠实验,使用电击发生器和随机化装置,通过含有创伤条件化动物的实验箱的栅格地板,在60分钟内随机给予10次持续1秒、1毫安的足部电击。
进行大鼠实验时,使用电击发生器和随机化装置,通过放置创伤条件化受试动物的实验箱网格栅栏,在90分钟内随机给予15次、每次持续1秒、强度为1毫安的足部电击。大鼠实验持续90分钟,小鼠实验持续60分钟后,将所有动物放回其原饲养笼,并立即送回动物饲养室。第二天,设置环境A,并将动物转运至实验房间,操作方式与第一天相同。
将动物置于情境A中8分钟,不给予电击,并在整个实验过程中录像记录其行为。8分钟后,将所有动物放回各自的饲养笼中,并立即返回动物房。第三天,使用与情境A中不同的格栅地板,并配备黑色三角形或白色弧形有机玻璃插件,设置情境B。
必要时使用红外光或近红外光照射实验舱,并用万用表检测电击强度。用清洁布擦拭实验舱,并用未在情境A中使用的溶液喷洒网格地板下方的托盘。随后,将动物从动物饲养室用黑色塑料箱转运至实验房间,并逐一放入恐惧条件化实验舱中。经过180秒的基线期后,对所有大鼠给予一次持续1秒、强度为1毫安的足底电击,对所有小鼠给予一次持续2秒、强度为1毫安的足底电击。
然后,在电击刺激结束后30秒内将所有动物移出,并立即送回动物饲养室。在实验的第四天,按照第三天的方法设置环境B。将动物从饲养室转运至实验房间,转运方式与第三天相同。
将动物置于情境B中8分钟,不给予电击,并全程录像记录僵直行为。8分钟后,立即将所有动物移出并迅速送回动物房。结果显示,创伤组动物在情境A中的僵直水平显著高于无创伤对照组,表明动物已习得对创伤情境的恐惧。
创伤组和无创伤组动物均表现出极低的僵直水平,且两组之间无显著差异。此外,与无创伤对照组相比,创伤组动物对电击的反应性更低,但僵直程度更高,表明暴露于创伤性应激源会加剧轻度应激源之后的即刻恐惧反应。在此操作之后,可进一步开展高架十字迷宫、旷场实验和明暗箱等其他方法,以探讨创伤如何影响类似焦虑的表型等延伸问题。
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本文概述了进行应激增强恐惧学习(SEFL)实验的方法学,这是一种用于在啮齿类动物中研究创伤后应激障碍(PTSD)的临床前模型。该方法结合了巴甫洛夫式恐惧条件反射,并通过僵直行为来评估恐惧反应。
应激增强的恐惧学习(SEFL)为研究与PTSD靶点验证相关的恐惧调节障碍机制提供了一个可靠的临床前模型。该模型能够对创伤诱导的恐惧学习敏感化进行定量评估,有助于在早期发现阶段降低机制相关风险。通过重现急性应激后的长期恐惧过度记忆,SEFL有助于在与疾病相关的系统中评估靶点参与度及通路调节作用。
SEFL 适用于从靶点假设验证到先导化合物优化,再到临床前药效评估的整个发现流程,尤其适用于调控恐惧和应激反应的中枢神经系统靶点。