使用双瓶选择家庭笼饮酒法与微观结构分析对啮齿类动物饮酒行为建模

本方案描述了一种标准的间歇性接触双瓶选择家庭笼具饮酒范式，用于模拟大鼠的自愿饮酒行为。此外，本方案还提供了逐步指导，可通过一套自制的舔舐检测系统对标准方案进行补充，从而实现对饮酒行为的微结构分析。双瓶选择家庭笼具饮酒法是一种广泛使用的临床前范式，用于研究啮齿类动物的酒精摄入行为。

动物可自由接触两个饮水瓶，一个装有水，另一个装有乙醇。该方法无需特殊设备或分析手段，即可轻松用于测量动物对酒精的自愿摄入量及偏好性。通过此方法获取的饮水数据分辨率取决于研究人员测量饮水瓶重量的频率。

因此，传统方法无法捕捉饮酒模式，而这些模式已知会影响酒精使用障碍的风险和严重程度。我们的方案通过在标准的双瓶选择范式基础上增加一种低成本、自制的舔舐监测系统，解决了在临床前模型中提高数据分辨率的需求。研究人员将能够轻松获取饮酒微结构的多种测量指标，并以高时间分辨率精确估算乙醇摄入量。

本方案使研究人员能够根据实验需求灵活选择使用标准水瓶或配备舔水计的装置来测量饮水行为。重要的是，饮水微结构的测量使研究人员能够探究个体间饮水模式的差异，以及饮水模式如何随实验干预而变化。首先，从笼具上取下滤盖。

在周一、周三和周五，从笼顶上取下周二、周四和周六的瓶子。称量并记录当天饮酒阶段乙醇瓶和水瓶的初始重量。开始饮酒阶段时，将周一、周三和周五的瓶子放置在每只大鼠笼顶上，瓶身标签朝上，并用胶带固定，以防止大鼠啃咬瓶身标签。

在周二、周四和周六，从每个笼子中移除周一、周三和周五的瓶子。称量每个瓶子的重量，并记录上一次饮酒阶段结束时的重量。然后，测量每只大鼠的体重。

将周二、周四和周六的水瓶放置在每个笼子顶部，瓶身标签朝上，以防大鼠啃咬瓶身标签。开始制作传感器单元A时，用红色热缩管包裹一个双针母头连接线。将该连接线的红色和黑色线端分别插入传感器板的0号和1号引脚，并焊接固定。

同样，使用颜色不同的热缩管焊接另外五根电缆。将传感器模块A与四针电缆的通信转接端点连接，以组装传感器单元A。然后，将该端点连接至电平转换器的3伏输出端。

将传感器单元A放入3D打印的外壳中，并轻轻合上顶盖。以类似方式组装传感器单元B和C后，使用以太网电缆将这三个传感器单元串联连接，完成传感器系统的搭建。为设置微控制器接口，将改装后的数据记录仪堆叠到微控制器上。

然后，将改装后的触摸屏堆叠到数据记录仪上。将 microSD 卡及其适配器插入数据记录仪。将四针跳线和一条额外的接地线插入微控制器。

将完全组装好的微控制器接口放入3D打印的外壳中，使四针跳线和接地线从顶部开口穿出。安装LIQ HDR系统至笼具组件时，使用两组螺丝和螺母将舔舐监测器和激光切割的亚克力面板固定在笼具顶部。接着，使用一组螺丝将组装好的吸管阻隔器安装到笼具顶部，确保两个吸管阻隔器与吸管开口准确对齐。

在动物饲养室中使用LIQ HDR系统时，将每个传感器单元安装到动物饲养室的架子上。布置并固定所有母头连接线，以防止重叠或过度弯曲。将微控制器接口安装在传感器单元A旁边，并将其连接器插入与传感器单元A相连的电平转换器中。使用电工胶带将多余的接地线固定在金属架子上。

将所有雄性舔触计连接线牢固地连接到匹配的雌性传感器连接线上。插入电源以开启微控制器接口。要开始使用舔触计的双瓶选择实验程序，请使用吸管将所有笼子的吸管开口覆盖。

在开始记录前，请在主图形用户界面页面上选择正确的实验侧，该侧应与当天乙醇瓶所在的一侧相对应。安装好周一、周三和周五的所有瓶子后，点击主页面上的“开始”按钮，以启动传感器校准。校准完成后，系统将在记录页面上显示每个瓶子的累积舔舐次数。

将所有饮水管阻隔器抬高至笼盖上方，使大鼠能够接触到饮水管。轻柔地将所有滤膜盖放回笼子上。点击屏幕上的“刷新”以更新舔水次数。

在星期二、星期四和星期六，点击“保存并退出”以停止录制并返回主图形用户界面页面。如需取出SD卡进行数据传输，请点击“弹出SD卡”。将SD卡插入计算机，然后将记录会话日期的CSV数据文件复制到计算机上。

为准备下一次记录会话，将SD卡重新插入接口并点击“挂载SD卡”。大鼠的乙醇摄入量在双瓶选择获取的最初几天呈现上升模式，随后趋于平稳。许多大鼠在饮酒会话开始后不久即表现出类似暴饮的乙醇摄入行为。在类似暴饮的饮酒期间，乙醇偏好显著高于水，但在24小时整体测量时，通常仍低于50%。

LIQ HDR 系统检测到的累积舔水次数与乙醇瓶和水瓶在24小时内的重量变化高度相关。大鼠在黑暗周期内消耗的乙醇和水量均高于光照周期，这一趋势在以30分钟为间隔划分的饮水模式图中得以体现。类似暴饮的行为主要集中于饮水阶段的前五分钟，高分辨率数据分析结果表明了这一点。

在实验开始后15分钟测得的血液乙醇浓度与检测到的舔舐次数高度相关，即使在低乙醇摄入水平下也是如此。饮酒微结构分析显示，雄性和雌性大鼠的舔舐次数及舔舐簇数量相似，且与相似水平的乙醇摄入量相关。