浅析大鼠饮水奖赏条件反射的建立及其习得规律

浏览次数：1304　发布日期：2022-4-29　来源：本站　仅供参考，谢绝转载，否则责任自负

射类型涉及到的神经机制并不一致，其中经典条件反射的中枢主要涉及皮质下结构，例如恐惧性条件反射属于情绪性学习，其中枢位于杏仁核，而眨眼条件反射属于运动性学习，其中枢位于小脑。而奖赏性条件反射行为需要觉察功能的参与，涉及更为复杂的神经机制，相关领域目前对其了解甚少。饮水条件反射是一种涉及奖赏行为的条件反射，Petr 等应用饮水条件反射模型研究听觉皮层和丘脑对声音刺激行为的调节，Heath 等应用该行为研究了大脑皮层对学习认知功能的调控，但类似研究采用固定动物进行训练，且国内相关领域尚未有应用该模型的研究报道。本研究通过配对呈现条件刺激( CS) 与奖赏性非条件刺激( US) ，成功建立了大鼠饮水奖赏条件反射，为我们后续研究条件反射的神经机制提供了有效模型。

实验方法

所有大鼠于实验开始前48小时进行限制饮水，即仅于每日16: 00 时给予5分钟的自由饮水，以保持基本饮水需求并制造次日训练过程的饥渴感，直至实验结束。饮水条件反射训练前3日，每天将大鼠放入训练箱内自由活动1小时，不给予任何CS及US，以适应训练环境。条件训练在密闭隔音暗箱( 30cm×43cm×35cm) 中进行，环境声级为45dB 左右，以2000 Hz、90dB、500ms 的纯音作为CS，以饮水条件反射自动训练装置瞬时性给予的水滴作为US，每次约20μl。通过本实验室研发的红外发射及接收装置探察大鼠饮水舌尖对发光二极管光路的阻断效应，通过接收二极管将该效应转换为电信号，作为大鼠的饮水反应活动(图1a)。通过M6240生理记录仪( 图 1b) 对该信号进行记录，并同步记录每次训练过程中的声音和水滴标记。

配对组的训练分为适应期 3 天、配对期 10 天和消退期 5 天; 假配对组则为适应期 3 天、假配对试验10 天和消退期 5 天。训练次数均为 100 次/天。适应训练是指仅给予 CS 而不给予 US 的训练模式，旨在尽量减小因 CS 而引起的惊吓反应，避免影响实验结果及数据的准确性。假配对训练是指系统通过随机的方式呈现 CS 和 US，二者间的呈现间隔 2～10s 变化，目的在于使 CS与 US之间的关联性降到最小。配对训练是指在 CS 结束后1500ms呈现一个固定的 US，每次配对训练间隔 40 ～ 50 s( 图 1c) ; 在消退期，仅给予大鼠 CS 而并不给予任何 US。在 CS结束后 1500 ms 内，大鼠在听见声音后做出饮水动作称为一次条件性饮水反应，大鼠的饮水习得率( CＲ%) = 一天训练总条件性饮水反应次数/100 ×100%，饮水潜伏期为 CS 起点与条件性饮水反应开始时刻之间的时间间隔。

注意事项

大鼠条件化饮水反射行为的习得非常迅速，在第七天的训练后基本可达到 60%以上水平，潜伏期也降至 500 ms 内，而且消退也同样迅速，在第三天迅速降至 10%以内，与眨眼条件反射习得和消退所需的时间相似，但是明显长于恐惧性条件反射。

该模型建立的主要难点在于奖赏性 US 的量的控制。当水量过小时，动物对 CS与 US 的敏感性降低，有时对二者产生不易产生联系; 当水量过大时，动物有时会出现非触发式饮水，即不通过给水喷头获取饮用水，转而利用水滴直接滴落在口腔的“接饮”式饮水。不管是水量过小还是过大，都将影响到行为训练的进展和实验数据的准确性，所以如何将水流量控制在最佳水平是该模型成功的关键。

条件化饮水奖赏反射行为涉及复杂的神经机制，该模型的建立为探讨操作式条件反射以及复杂学习记忆行为的中枢机制打下了基础。由于该行为涉及高级觉察功能，未来应针对前额叶、海马等脑区对于该行为的影响及其中枢通路机制进行深入研究。

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