两选择(社交-蔗糖)操作实验是一种行为实验,用于研究动物(通常是小鼠)在社交奖励和非社交奖励(如蔗糖)之间的偏好。在这种实验中,动物被训练将特定的环境线索与不同类型的奖励联系起来。
1. 环境设置:实验通常在一个分隔成多个区域的笼子中进行,每个区域都可以通过门来控制动物的进入。
2. 训练阶段:在训练阶段,动物被限制在一个特定的角落,同时接受某种奖励(例如,蔗糖或社交互动)。通过重复这个过程,动物学会了将特定的角落与特定的奖励联系起来。
3. 测试阶段:在测试阶段,所有区域的门都打开,允许动物自由探索。研究人员观察动物在不同区域停留的时间,以评估它们对不同奖励的偏好。
4. 数据收集:记录动物在每个区域的停留时间,以及它们与奖励相关的行为。通过分析动物在不同区域的行为,可以了解动物对社交和非社交奖励的偏好。
一种自动化的闭环操作性实验方法,用于定量评估社交和非社交(蔗糖)奖励行为。该实验包括一个丙烯酸腔室(12×12×12英寸),社交和非社交(蔗糖)奖励通道位于对立两侧,两个鼻戳口(选择口)位于靠近奖励通道的墙壁上。两个选择口位于距离角落3英寸和距离基座1英寸的位置。蔗糖奖励口位于一个相邻墙壁的中心,并包含一个与含有10%蔗糖水溶液的液体储罐相连的电磁阀。在与蔗糖奖励口相对的墙壁上,一个2×2英寸的方孔提供了进入社交目标腔室的通道。社交目标动物是非笼友、年龄和性别相匹配的同种动物。鼻戳行为由红外光束断裂传感器检测。当两个选择口点亮时,试验开始,随后在任一选择口进行鼻戳以启动社交或非社交奖励的发放。在蔗糖奖励口最远的选择口进行鼻戳会使奖励口点亮,并在进入奖励口后提供最多8秒的10微升蔗糖。或者,在社交目标腔室最远的选择口进行鼻戳,门会打开20秒,允许实验动物通过铝棒与社交目标进行互动,而不允许进入彼此的腔室。在蔗糖或社交奖励消费后,试验结束,经过30秒的试验间隔(ITI),新的试验开始,两个选择口再次点亮。每个行为会线小时。作者的社交操作性实验包括几个阶段:训练(4个阶段,约2周)和训练后(多达3周)。
在训练开始前,将小鼠合笼饲养,并限制水分摄入。在每天结束时,除了训练期间的消耗外,还为小鼠提供1.5毫升的水。
在第一阶段(操作性条件反射),训练小鼠将戳奖励口与蔗糖奖励联系起来。进入鼻口触发奖励口LED灯亮起,并导致提供10微升10%的蔗糖水溶液。每次持续一小时,每天对动物进行一次实验。小鼠必须在单次测试中至少达到50次戳击才能进入下一个训练阶段。如果动物在试验开始后超过2分钟未与奖励口互动,则奖励口会在未触发LED的情况下提供30微升液体。这种自动奖励发放也发生在每个会话的第一次试验开始时,以引导动物与端口互动。
在第二阶段(单口单选),小鼠在奖励口LED点亮后8秒内戳奖励口,条件性地获得10微升蔗糖奖励。试验由30秒ITI分隔,动物必须在下一次试验开始前3秒不进入端口。如果小鼠在8秒内未进入点亮的蔗糖奖励口,则视为蔗糖奖励失败。小鼠必须在单次会线次成功试验才能进入下一个训练阶段。
在第三阶段(对立口单选),距离蔗糖奖励口最远的选择口LED点亮,表示试验开始。这个实验是自我节奏的,所以小鼠有无限的时间戳点亮的选择口。成功的选择口戳击导致LED在0.1秒间隔内连续闪烁3次,之后奖励口LED点亮最多8秒。小鼠必须在这个窗口内戳奖励口以获得10微升蔗糖奖励。未能这样做将导致奖励失败并开始新的试验。试验由15秒ITI分隔。此外,如果动物在选择期间与另一个非活动端口互动而不是蔗糖选择口,当前试验也会结束。小鼠必须在下一次试验开始前3秒不进入蔗糖选择口。小鼠必须完成40次成功的蔗糖奖励试验才能进入训练的最后阶段。
在最后阶段(双选操作性),限制水分摄入的小鼠在每次会线微升水(部分水分摄入条件)。与之前的训练阶段一样,选择口LED点亮表示试验开始。然而,与之前的训练阶段不同的是,激活了第二个选择口,使动物可以在社交和非社交奖励之间选择。戳点亮的选择口(距离蔗糖奖励口最远的蔗糖选择口)导致LED在0.1秒间隔内连续闪烁3次,之后蔗糖奖励口LED点亮8秒。小鼠必须在这个窗口内进入蔗糖奖励口以获得10微升蔗糖奖励。未能这样做将导致蔗糖奖励失败。戳点亮的选择口(距离社交目标腔室最远的社交选择口)导致LED在0.1秒间隔内连续闪烁3次,之后自动门打开20秒,让小鼠进入一个较小的腔室与社交目标(非笼友、性别和年龄相匹配的同种动物)互动。社交目标腔室有一个开放的侧面,覆盖着间隔0.5厘米的铝棒。这允许小鼠自由互动、嗅觉和调查对方,而不允许任何动物进入另一个腔室。门在20秒后关闭。如果在这段时间内未能调查社交目标,则视为社交奖励失败。试验由30秒ITI分隔。为了考虑可能出现的基线侧偏好,小鼠被随机分配到操作腔室的两种配置之一,其中社交和蔗糖奖励位于不同的侧面。
在小鼠完成前三个训练阶段后,一部分小鼠在训练的最后阶段进行实验,实验中社交目标笼要么是空的(空笼组),要么是一个新奇物体(物体组)。然后,这些小鼠从限制水分摄入计划中移除,给予自由饮水,并在没有社交目标的情况下,每天进行几天的完整水分摄入计划实验,同时要么是空笼要么是新奇物体。空笼组中有一只小鼠由于未能参与任务,在完整水分摄入分析中被排除。
在双选操作性实验中增加了第三个选择口(空口)。戳空口不会导致社交或蔗糖奖励(空试验)。一部分小鼠通过类似于双选操作性实验的训练阶段进行实验。然后,这些小鼠从限制水分摄入计划中移除,给予自由饮水,并在完整水分摄入计划下每天进行9天的实验。
一部分雌性小鼠在每次行为会话后进行灌洗。每次灌洗的细胞学证据用来确定这些雌性小鼠的日常发情阶段。
社交选择潜伏期 - 从试验开始到社交选择口进入的时间。通过红外光束断裂检测进入口(鼻戳)。
蔗糖选择潜伏期 - 从试验开始到蔗糖选择口进入的时间。通过红外光束断裂检测进入口(鼻戳)。
社交奖励区域 - 在操作竞技场内,与社交目标接入点相邻并居中的1×3英寸矩形区域,当门打开时。
社交奖励消费 - 在社交选择后,实验小鼠首次进入社交奖励区域的时间点。如果小鼠在社交选择口进入后20秒内进入社交奖励区域,则认为它“消费”了社交奖励。
蔗糖奖励消费 - 在蔗糖选择后,实验小鼠首次进入蔗糖奖励口的时间点。通过红外光束断裂检测进入蔗糖奖励口。如果小鼠在蔗糖选择口进入后8秒内进入蔗糖奖励口,则认为它“消费”了蔗糖奖励。
社交奖励失败 - 在社交选择后,实验小鼠在社交门开启的20秒内(社交门开启的持续时间)未能进入社交奖励区域的试验。
蔗糖奖励失败 - 在蔗糖选择后,实验小鼠在蔗糖奖励口激活的8秒内(蔗糖奖励口激活的持续时间)未能进入蔗糖奖励口的试验。
成功试验 - 在奖励可用时(社交试验20秒,蔗糖试验8秒),实验小鼠在进入选择口后进入相应的奖励区域的试验。在多选实验中,所有空试验都被视为成功。
使用几种指标来量化给定行为会话中的小鼠行为,包括每种奖励类型的戳击次数、选择潜伏期和奖励潜伏期。戳击次数被定义为动物鼻戳选择口的总次数,与奖励消费无关。成功试验次数被确定为动物鼻戳选择口并进入适当奖励区域的总次数。选择潜伏期被定义为选择口LED灯亮起(试验开始)到动物鼻戳任一选择口的时间。在每次选择口鼻戳后,被选择的口会闪烁,奖励将可供消费。奖励潜伏期被定义为从奖励呈现开始到奖励消费的时间。蔗糖奖励消费开始被测量为小鼠在蔗糖选择口鼻戳后首次进入奖励口的时间。社交奖励消费开始被测量为小鼠在社交选择口鼻戳后首次进入打开的社交门前方的1×3英寸区域(社交区域)的时间。奖励潜伏期被量化为从选择口LED灯熄灭到动物首次进入相应奖励区域所经过的时间。
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