本發(fā)明涉及一種梯形水迷宮視覺辨別任務(wù)和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)的訓(xùn)練方法。

背景技術(shù)：

在行為學(xué)分子和遺傳基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)研究中，小鼠一直被認(rèn)為是非常良好的實(shí)驗(yàn)對象，主要表現(xiàn)在其適合多種多樣的實(shí)驗(yàn)處理。在我們測量生物物種對于復(fù)雜決策的認(rèn)知能力過程的同時(shí)，也大大促進(jìn)了我們對神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制原理的更深一步理解。在這種研究過程中，一種被現(xiàn)代科學(xué)廣泛采用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)就是反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)，反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)是對動物認(rèn)知能力評估的一種常用方式，是一種抑制先前被獎(jiǎng)勵(lì)行為的能力，是在一次行為測試過程中，在已經(jīng)完成的辨別學(xué)習(xí)任務(wù)后，將原先的一對可能提供獎(jiǎng)勵(lì)的條件相互顛倒，測試被實(shí)驗(yàn)者的適應(yīng)性反應(yīng)。同樣地，反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)也可以分析以認(rèn)知靈活性、沖動和冒險(xiǎn)為特征的神經(jīng)病理學(xué)的條件特性，如精神分裂癥和毒癮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：提供一種梯形水迷宮視覺辨別任務(wù)和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)的訓(xùn)練方法，操作簡單且容易實(shí)現(xiàn)，并為在精神障礙癥疾病的相關(guān)科學(xué)研究方面提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)思路。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種梯形水迷宮視覺辨別任務(wù)和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)的訓(xùn)練方法，具體包括如下步驟：

1）視覺辨別預(yù)備訓(xùn)練階段：

第一步將小鼠多次放置在潛藏平臺上，陽性刺激在兩顯示器中隨機(jī)發(fā)生，且該潛藏平臺與發(fā)出陽性刺激的顯示器設(shè)置在同一側(cè)；

第二步將小鼠多次放置在擋板長度二分之一處并處于陽性刺激的那一側(cè)，若小鼠無法認(rèn)知潛藏平臺位置，將小鼠從水中接到潛藏平臺上，并使其在潛藏平臺上滯留；

第三步將小鼠多次放置在擋板外邊緣水平線上并處于陽性刺激的那一側(cè)，若小鼠無法認(rèn)知潛藏平臺位置，將小鼠從水中接到潛藏平臺上，并使其在潛藏平臺上滯留；

2）視覺辨別正式訓(xùn)練階段：

將小鼠由釋放滑槽槽口處釋放，小鼠自主尋找潛藏平臺，小鼠身體后部越過對側(cè)選擇線（即對側(cè)擋板外邊緣水平線）時(shí)，視為一次錯(cuò)誤，并在錯(cuò)誤產(chǎn)生后仍沒有正確找到潛藏平臺位置時(shí)，將小鼠從水中接到潛藏平臺上，并使其在潛藏平臺上滯留；

3）視覺辨別訓(xùn)練穩(wěn)定階段：

多次重復(fù)上述步驟2）形成訓(xùn)練組，并記錄每組訓(xùn)練正確率，連續(xù)兩組訓(xùn)練正確率大于90%時(shí)，視為小鼠已經(jīng)將陽性刺激和潛藏平臺位置相互聯(lián)系，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)；

4）反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)正式訓(xùn)練階段：

陰性刺激在兩顯示器中隨機(jī)發(fā)生，且潛藏平臺與發(fā)出陰性刺激的顯示器設(shè)置在同一側(cè)，將小鼠由釋放滑槽槽口處釋放，小鼠自主尋找潛藏平臺，小鼠身體后部越過對側(cè)選擇線（即對側(cè)擋板外邊緣水平線）時(shí)，視為一次錯(cuò)誤，并在錯(cuò)誤產(chǎn)生后仍沒有正確找到潛藏平臺位置時(shí)，將小鼠從水中接到潛藏平臺上，并使其在潛藏平臺上滯留；

5）反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)訓(xùn)練穩(wěn)定階段：

多次重復(fù)上述步驟4）形成訓(xùn)練組，并記錄每組訓(xùn)練正確率，連續(xù)兩組訓(xùn)練正確率大于90%時(shí)，視為小鼠已經(jīng)將陰性刺激和潛藏平臺位置相互聯(lián)系，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1．本發(fā)明的梯形水迷宮作為視覺辨別任務(wù)和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練裝置，其視覺辨別任務(wù)和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)的訓(xùn)練方法操作簡單且容易實(shí)現(xiàn)，并為在精神障礙癥疾病的相關(guān)科學(xué)研究方面提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)思路。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明在預(yù)備訓(xùn)練階段第一步的示意圖；

圖3為本發(fā)明在預(yù)備訓(xùn)練階段第二步的示意圖；

圖4為本發(fā)明在預(yù)備訓(xùn)練階段第三步的示意圖；

圖5為本發(fā)明在正式訓(xùn)練階段結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明視覺辨別任務(wù)訓(xùn)練結(jié)果示意圖；

圖7為本發(fā)明反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)訓(xùn)練結(jié)果示意圖；

圖8為本發(fā)明（階梯法提升光柵頻率后）反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)訓(xùn)練結(jié)果示意圖；

其中：1梯形迷宮，2渾濁水域，3潛藏平臺，4擋板，5顯示器，6釋放滑槽。

具體實(shí)施方式

參照圖1所示：梯形水迷宮包括梯形迷宮1，設(shè)于梯形迷宮1底部的渾濁水域2，以及放置于渾濁水域2下并低于水平面1cm的潛藏平臺3，整個(gè)梯形水迷宮需要規(guī)避外界環(huán)境因素的干擾，我們將梯形水迷宮裝置放置于一個(gè)高約55cm的梯形鐵架臺上，盡可能排除外部環(huán)境干擾。

該梯形迷宮1由厚度約為6mm的透明亞克力有機(jī)玻璃材質(zhì)制成，梯形迷宮1上底25cm，下底100cm，梯形高度140cm，裝置高度50cm，渾濁水域15cm深，其內(nèi)的潛藏平臺3，供小鼠逃逸。在實(shí)驗(yàn)之前，有必要使渾濁水域2的水溶液達(dá)到渾濁的狀態(tài)，這是為了起到進(jìn)一步掩藏水下供小鼠逃逸的潛藏平臺3、降低視覺可見度的效果，同時(shí)也是為了在視頻監(jiān)測器中更好的監(jiān)測黑色小鼠的行動軌跡，并提高錄制畫面的對比度，基于這一點(diǎn)在水中加入了一些粉末狀食品添加劑（白色且無毒），配置成白色渾濁溶液。

在梯形迷宮1的長底一端內(nèi)側(cè)壁設(shè)有一垂直設(shè)置的擋板4，所述潛藏平臺3設(shè)于擋板4的其中一側(cè)，該擋板4為與梯形迷宮1相同材質(zhì)的透明亞克力有機(jī)玻璃板，擋板4長度46cm，高度30cm。

在所述擋板4兩側(cè)、并位于所述梯形迷宮1的側(cè)壁上各設(shè)有一顯示器5，用來提供實(shí)驗(yàn)所需的視覺刺激，兩顯示器5分別顯示陽性刺激為(s+)、陰性刺激為（s-）。

在所述梯形迷宮1的另一端設(shè)有釋放滑槽6，其槽口正對擋板4方向，用于釋放小鼠，其釋放口徑設(shè)置為10cm，寬度使得小鼠在釋放時(shí)頭部向前方，四肢正好貼合在釋放滑槽6左右兩端，迫使小鼠只能向前而不能轉(zhuǎn)身往回游。

在所述梯形迷宮1內(nèi)壁以及所述擋板4上粘貼有黑色遮光玻璃紙，同時(shí)在所述梯形迷宮1頂部內(nèi)側(cè)壁裝有監(jiān)控?cái)z影裝置，全程監(jiān)控一個(gè)實(shí)驗(yàn)階段中小鼠的行為活動，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)存儲并做后期的實(shí)驗(yàn)分析。

如上述梯形水迷宮的視覺辨別任務(wù)和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)的訓(xùn)練方法，具體包括如下步驟：

1）視覺辨別預(yù)備訓(xùn)練階段，本階段為實(shí)驗(yàn)小鼠提供一個(gè)適應(yīng)訓(xùn)練，讓實(shí)驗(yàn)小鼠適應(yīng)即將實(shí)驗(yàn)的水迷宮環(huán)境，并意識到水面下有一個(gè)可供逃逸的潛藏平臺3：

第一步將小鼠四次放置在潛藏平臺3上30s時(shí)間（參照圖2所示），隨后將小鼠身上的水擦干后接回到電熱毯上，陽性刺激在兩顯示器5中隨機(jī)發(fā)生，由程序設(shè)定好盡量保持不要三次以上（包括三次）出現(xiàn)在同一側(cè)顯示器上，如果在同一側(cè)陽性刺激的連續(xù)性過強(qiáng)會使小鼠產(chǎn)生方向偏好性，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大，且該潛藏平臺3與發(fā)出陽性刺激的顯示器5設(shè)置在同一側(cè)；

第二步將小鼠四次放置在擋板4長度二分之一處（參照圖3所示）并處于陽性刺激的那一側(cè)，若小鼠無法認(rèn)知潛藏平臺3位置，一分鐘后將小鼠從水中接到潛藏平臺3上，并使其在潛藏平臺3上滯留20s視為懲罰；

第三步將小鼠四次放置在擋板4外邊緣水平線上（參照圖4所示）并處于陽性刺激的那一側(cè)，若小鼠無法認(rèn)知潛藏平臺3位置，一分鐘后將小鼠從水中接到潛藏平臺3上，并使其在潛藏平臺3上滯留20s視為懲罰；

2）視覺辨別正式訓(xùn)練階段：

將小鼠由釋放滑槽6槽口處釋放（參照圖5所示），小鼠自主尋找潛藏平臺3，小鼠身體后部越過對側(cè)選擇線（即對側(cè)擋板外邊緣水平線）時(shí)，視為一次錯(cuò)誤，并在錯(cuò)誤產(chǎn)生一分鐘后仍沒有正確找到潛藏平臺3位置時(shí)，將小鼠從水中接到潛藏平臺3上，并使其在潛藏平臺3上滯留20s視為懲罰；

3）視覺辨別訓(xùn)練穩(wěn)定階段：

多次重復(fù)上述步驟2）形成訓(xùn)練組，并記錄每組訓(xùn)練正確率，連續(xù)兩組訓(xùn)練正確率大于90%時(shí)，視為小鼠已經(jīng)將陽性刺激和潛藏平臺3位置相互聯(lián)系，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

）反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)正式訓(xùn)練階段：

陰性刺激在兩顯示器中隨機(jī)發(fā)生，且潛藏平臺與發(fā)出陰性刺激的顯示器設(shè)置在同一側(cè)，將小鼠由釋放滑槽6槽口處釋放（參照圖5所示），小鼠自主尋找潛藏平臺3，小鼠身體后部越過對側(cè)選擇線（即對側(cè)擋板外邊緣水平線）時(shí)，視為一次錯(cuò)誤，并在錯(cuò)誤產(chǎn)生一分鐘后仍沒有正確找到潛藏平臺3位置時(shí)，將小鼠從水中接到潛藏平臺3上，并使其在潛藏平臺3上滯留20s視為懲罰；

5）反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)訓(xùn)練穩(wěn)定階段：

多次重復(fù)上述步驟4）形成訓(xùn)練組，并記錄每組訓(xùn)練正確率，連續(xù)兩組訓(xùn)練正確率大于90%時(shí)，視為小鼠已經(jīng)將陰性刺激和潛藏平臺3位置相互聯(lián)系，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

上述視覺辨別任務(wù)和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)的訓(xùn)練方法中，對小鼠每天進(jìn)行兩組訓(xùn)練，同時(shí)兩組訓(xùn)練之間的間隔時(shí)間控制在7小時(shí)以上，每組訓(xùn)練包括12個(gè)正式訓(xùn)練單元，我們把其中的前2個(gè)訓(xùn)練作為每次實(shí)驗(yàn)開始前的適應(yīng)訓(xùn)練，后面的10個(gè)訓(xùn)練計(jì)入實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

利用本實(shí)驗(yàn)方法還可以進(jìn)行更深層次的研究，例如使用正弦光柵作為刺激時(shí)，在視覺辨別任務(wù)完成學(xué)習(xí)的后期實(shí)驗(yàn)階段，通過改變光柵的頻率，探究變化的視覺刺激對反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)的影響。

實(shí)施例1：小鼠在低頻（0.12cpd）橫豎光柵刺激下的視覺辨別任務(wù)和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)：

經(jīng)過一個(gè)階段（即前述預(yù)備訓(xùn)練階段）的適應(yīng)以后，小鼠對于豎直光柵任務(wù)的學(xué)習(xí)正確率能達(dá)到百分之五十以上，可見此種方法能夠使小鼠很快的學(xué)會視覺辨別任務(wù)，之后再經(jīng)過8組的訓(xùn)練，可見小鼠的正確率能穩(wěn)定在百分之九十，參照圖6所示；之后我們再將任務(wù)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，可見小鼠的第一次訓(xùn)練的正確率大概在百分之十左右，符合我們正常的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，經(jīng)過13組的學(xué)習(xí)，小鼠能夠完全學(xué)會反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)，參照圖7所示。

實(shí)施例2：探究光柵頻率變化的視覺刺激對反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)的影響：

小鼠在低頻（0.12cpd）橫豎光柵學(xué)會任務(wù)之后，經(jīng)過階梯法提升光柵頻率，即只是當(dāng)小鼠連續(xù)對4個(gè)任務(wù)后，才上升0.03cpd光柵的空間頻率，直至正確率低于70%，再降低空間頻率0.03cpd，直至小鼠的正確率回到70%以上，經(jīng)過45天的訓(xùn)練之后小鼠的反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)曲線，如下圖8所示，反轉(zhuǎn)訓(xùn)練前期小鼠反應(yīng)強(qiáng)烈在豎直光柵下反復(fù)徘徊，絕大多數(shù)小鼠在一分鐘之內(nèi)是找不到平臺的，如圖所示前三天的正確率都很低，低于百分之十，之后正確率穩(wěn)定提升經(jīng)過11天也就是22組的訓(xùn)練之后正確率基本穩(wěn)定在百分之九十。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。