條件反射焦慮模型

1  Geller-Seifter沖突實(shí)驗(yàn)(Geller-Seifter conflict test)

此實(shí)驗(yàn)是美國(guó)學(xué)者Geller和Seifter于20世紀(jì)60年代設(shè)計(jì)的操作程序。其設(shè)計(jì)理念是：給饑餓大鼠食物獎(jiǎng)賞的同時(shí)給予電擊刺激(懲罰)以抑制這種獎(jiǎng)賞的獲得，使大鼠處于矛盾沖突狀態(tài)。影響焦慮情緒的藥物可相應(yīng)改變這種沖突狀態(tài)。因而Geller-Seifter程序很快用于抗焦慮藥物的篩選。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)該程序存在兩個(gè)問(wèn)題：①需要有恒定的電流刺激。這樣，為了獲得相對(duì)穩(wěn)定的操作并避免大鼠在沖突期的反應(yīng)過(guò)度被抑制，就需要不斷監(jiān)測(cè)電擊水平，此種操作過(guò)于乏味。②基線(xiàn)波動(dòng)較大，以致使一個(gè)已知藥物的已知?jiǎng)┝康目箾_突作用在數(shù)量上往往不一致，從而影響統(tǒng)計(jì)分析。因此，學(xué)者們紛紛對(duì)Geller-Seifter程序進(jìn)行改進(jìn)，以克服該程序的不足。主要的改進(jìn)程序有：Davidson-Cook程序(1969)，Pollard-Howard程序(1977)以及Kennett- Pittaway-Blackburn程序(1994)。

(1)復(fù)制方法  健康雄性大鼠，體重為250～300g。

1)實(shí)驗(yàn)裝置  為實(shí)驗(yàn)用大鼠操作箱系統(tǒng)(operant boxes system)(美國(guó)Med Associates公司)，由微機(jī)、信號(hào)控制器、刺激器和操作箱四部分組成。操作箱尺寸為30cm×22cm×27cm。箱頂、后壁和前門(mén)均為有機(jī)玻璃，兩側(cè)壁為不銹鋼板，底部為間距1cm的不銹鋼柵條，柵條與電刺激器相連。箱的左側(cè)壁裝有1只揚(yáng)聲器，可發(fā)出聲信號(hào)。距離柵條18cm高處有1盞室燈。箱的右側(cè)壁有兩個(gè)刺激燈(左燈和右燈)，距離底部13cm，兩燈相距13cm。燈下方5cm處各有一4.5cm×2cm的不銹鋼水平桿(左桿和右桿)，兩桿相距8.5cm，其間有一5cm×5cm×3.5cm的外凸式窗，窗底部有1只直徑3cm，深0.5cm的食碗，窗的外部通過(guò)一管道與有機(jī)玻璃食盒(直徑10cm、深4.5cm)相連，食盒內(nèi)的食丸經(jīng)此管道掉入食碗內(nèi)供大鼠食用。整個(gè)操作箱被放在1只30cm×22cm×27cm的隔音箱內(nèi)。隔音箱側(cè)壁裝有一排風(fēng)扇，當(dāng)儀器開(kāi)啟時(shí)排風(fēng)扇自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。隔音箱門(mén)上裝有貓眼，這樣即可觀察動(dòng)物在箱內(nèi)的活動(dòng)情況，又不會(huì)干擾動(dòng)物的操作。

2)實(shí)驗(yàn)方法和模型特點(diǎn)

①經(jīng)典Geller-Seifter程序：由變動(dòng)間期(variable interval, VI)和固定比率(fixed ratio, FR)兩部分組成。操作方法為：

a.大鼠禁食24h后，以45mg重的食丸作為獎(jiǎng)賞(即強(qiáng)化)進(jìn)行壓桿訓(xùn)練，使大鼠學(xué)會(huì)FRI操作：即每次壓桿都有一次強(qiáng)化，每天30min，連續(xù)3d。此后大鼠的進(jìn)食量應(yīng)使其體重保持在自由攝食體重的80％為準(zhǔn)。

13.Ⅵ-2min訓(xùn)練，即大鼠平均每2min的間隔獲得一次強(qiáng)化(食丸)，每天訓(xùn)練間期持續(xù)75min(15min×5)。

C.當(dāng)壓桿率較穩(wěn)定后，則在間期內(nèi)的每個(gè)15min內(nèi)給予3min的聲刺激。在聲刺激期間，食物強(qiáng)化由Ⅵ一2min變?yōu)镕R1l。

d.大約再過(guò)7個(gè)訓(xùn)練間期(7d)，在聲刺激同時(shí)給予電擊(電擊強(qiáng)度為0.6～0.85mA)，即在聲音出現(xiàn)時(shí)每次壓桿產(chǎn)生一次強(qiáng)化和一次電擊。程序可縮寫(xiě)為“組合Ⅵ-2min(食)＋FR1(食＋電擊)”，后者(FR1)稱(chēng)之為沖突部分?？菇箲]劑增加沖突期反應(yīng)，而不影響非沖突期反應(yīng)。

②Davidson-Cook程序：將Geller-Seifter程序中的Ⅵ縮短到30s，F(xiàn)R增至10(FR10：即每壓桿10次才能得到一次食物強(qiáng)化)，聲信號(hào)改為燈信號(hào)。

a.在大鼠學(xué)會(huì)FR1操作后使其逐步過(guò)渡到FR10訓(xùn)練。    b.FR10操作穩(wěn)定后，訓(xùn)練大鼠用Ⅵ-30s(5min)和 FR10(2min)交替組合操作，待其穩(wěn)定則在FR10加入一次足電擊(0.8～2.5mA，持續(xù)0.1s)。程序縮寫(xiě)為“組合Ⅵ-30s(食)FR10(食＋電擊)”。每天的訓(xùn)練間期包括7個(gè)5min的Ⅵ(非懲罰)和6個(gè)2min的FR，共47min。此程序的丨大丨優(yōu)丨點(diǎn)是基線(xiàn)穩(wěn)定，它可使大鼠在不改變電擊水平的情況下維持穩(wěn)定的基線(xiàn)達(dá)2年之久。

③Pollard-Howard程序：將Geller-Seifter程序中的實(shí)驗(yàn)間期縮短為30min，包括2個(gè)12min的Ⅵ-2min(非懲罰)和2個(gè)3min的FR1或FR10(懲罰)交替組合，即“組合Ⅵ-2min(食)FR1或10(食＋電擊)”，此組合進(jìn)行兩次。恒定電流改為電流遞增：電擊水平從0開(kāi)始，以每反應(yīng)0.05mA的速率遞增。此程序使訓(xùn)練更容易，基線(xiàn)穩(wěn)定，藥物效應(yīng)在數(shù)量上與原始程序一致。

④Kennett-Pittaway-Blackburn：先訓(xùn)練動(dòng)物學(xué)會(huì) FR1操作，再進(jìn)行5個(gè)3min的Ⅵ-30s和5個(gè)3min的 FR5的交替組合訓(xùn)練并加電擊，即“Ⅵ-30s(食)FR5(食＋電擊)”。電擊強(qiáng)度在實(shí)驗(yàn)前一周大達(dá)0.75mA(持續(xù)1s)，在5個(gè)3min的懲罰期內(nèi)獲強(qiáng)化2～7次。此程序與 Davidson-Cook程序相似，但訓(xùn)練問(wèn)期縮短了17min。

(2)結(jié)果評(píng)價(jià)  記錄懲罰期(FR)和非懲罰期(VI)動(dòng)物壓桿反應(yīng)的總數(shù)。懲罰期壓桿反應(yīng)次數(shù)的增加反映了動(dòng)物焦慮情緒的變化，非懲罰期動(dòng)物壓桿反應(yīng)次數(shù)的降低可能與藥物的鎮(zhèn)靜作用有關(guān)。因此，非懲罰期用來(lái)檢測(cè)藥物的非特異性效應(yīng)，如鎮(zhèn)靜或刺激效應(yīng)；而選擇性增加懲罰反應(yīng)的藥物可能具有抗焦慮作用。此實(shí)驗(yàn)較難得到受試藥物的線(xiàn)性量效關(guān)系，因此也難以得到藥物的ED50值，但可計(jì)算藥物的小有效量。該方法的不足之處在于耗時(shí)太多，實(shí)驗(yàn)裝置的成本高。

(3)比較醫(yī)學(xué)  Geller-Seifter沖突實(shí)驗(yàn)可將抗焦慮劑和其他中樞活性藥物區(qū)分開(kāi)來(lái)，不同的抗焦慮藥物在不同種屬得到的結(jié)果與之在人體上得到的結(jié)果具有可比性，因此具有較高的特異性。

2 安全信號(hào)撤除實(shí)驗(yàn)(safety signal withdrawal test)

此實(shí)驗(yàn)是建立在經(jīng)過(guò)訓(xùn)練、與安全信號(hào)建立了條件反射的大鼠，在安全信號(hào)消失后會(huì)產(chǎn)生焦慮的基礎(chǔ)上的。實(shí)驗(yàn)仍采用上述實(shí)驗(yàn)用大鼠操作箱系統(tǒng)。

(1)實(shí)驗(yàn)方法  健康雄性Wistar大鼠，初始體重為(100±10)g。實(shí)驗(yàn)分訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)階段。

1)訓(xùn)練階段

①大鼠禁食24h，此后的進(jìn)食量以使其體重保持在自由攝食大鼠體重的80％為準(zhǔn)。訓(xùn)練日自周一至五，周六周日為非訓(xùn)練日。周一至四訓(xùn)練間期結(jié)束后給大鼠喂少許飲料，周五和周六食料不限，周日上午禁食，為下一個(gè)訓(xùn)練周做準(zhǔn)備。

②禁食24h的大鼠在大約12d內(nèi)學(xué)會(huì)從FR1到FR8的壓桿強(qiáng)化操作(見(jiàn)13.28.2.1Geller-Seifter沖突實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練)，每天訓(xùn)練18min，右燈一直亮著(安全信號(hào))。壓左桿無(wú)反應(yīng)。

③12d后大鼠一般具有穩(wěn)定的壓桿操作，此時(shí)在訓(xùn)練開(kāi)始后的第4min和第11min分別加入一個(gè)4min的電擊懲罰期。在這兩期內(nèi)，壓右桿按FR1給予食物強(qiáng)化，同時(shí)按50％的隨機(jī)比率給予電擊(壓桿的(50±15)％給隨機(jī)懲罰)。

④電擊強(qiáng)度逐漸增加，調(diào)節(jié)至使每只大鼠產(chǎn)生類(lèi)似的反應(yīng)抑制(0.5～1.5mA)。

⑤每天的訓(xùn)練期(18min)分為5個(gè)連續(xù)的時(shí)間段：1段：4min非懲罰；2段：4min懲罰；3段：3min非懲罰；4段：4min懲罰；5段：3min非懲罰。在8min的懲罰期間，大鼠接受的電擊數(shù)不應(yīng)超過(guò)9次。懲罰反應(yīng)穩(wěn)定在該水平后維持電擊強(qiáng)度不變并繼續(xù)訓(xùn)練3～5d，以獲得穩(wěn)定的基線(xiàn)。懲罰期左燈亮(懲罰信號(hào))，非懲罰期右燈亮(安全信號(hào))。微機(jī)自動(dòng)記錄大鼠獲得的食丸數(shù)和電擊數(shù)。大約20個(gè)訓(xùn)練間期后大鼠都表現(xiàn)出穩(wěn)定的非懲罰和懲罰反應(yīng)速率，此時(shí)開(kāi)始藥物實(shí)驗(yàn)。

2)實(shí)驗(yàn)階段  實(shí)驗(yàn)間期由3個(gè)連續(xù)的時(shí)間段組成，共11min。1段(4min)和3段(3min)的強(qiáng)化程序與訓(xùn)練階段對(duì)應(yīng)時(shí)間段相同，即非懲罰期按FR8給予食強(qiáng)化，右燈亮(安全信號(hào))；2段(4min)安全信號(hào)關(guān)閉(右燈滅)，懲罰信號(hào)(左燈)不出現(xiàn)(安全信號(hào)撤除)。僅在這個(gè)時(shí)間段，室燈亮，按FRl給予強(qiáng)化但不加電擊。

(2)模型特點(diǎn)  此模型能將抗焦慮藥和致焦慮劑較好的區(qū)分開(kāi)來(lái)。BDZ類(lèi)抗焦慮藥在不增加、甚至減少1、3段(安全信號(hào)存在)強(qiáng)化數(shù)的劑量下增加2段(安全信號(hào)撤除)的強(qiáng)化數(shù)。丁螺環(huán)酮在不改變1、3段強(qiáng)化數(shù)的劑量也增加2段的強(qiáng)化操作；而致焦慮劑則減少2段的強(qiáng)化數(shù)，對(duì)1、3段強(qiáng)化沒(méi)影響或減少。此實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)也是耗時(shí)。

實(shí)驗(yàn)時(shí)需注意事項(xiàng)為：此模型大鼠雖能重復(fù)實(shí)驗(yàn)，但重復(fù)次數(shù)不能超過(guò)7次。藥物處理的間隔至少7d，以避免藥物的相互作用；在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)期之間，大鼠至少訓(xùn)練4個(gè)間期，以鞏固反應(yīng)率；另外，長(zhǎng)期禁食的動(dòng)物應(yīng)注意補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。

(3)比較醫(yī)學(xué)  不同于其他動(dòng)物模型，該方法實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有電擊刺激，而是借助于安全信號(hào)撤除使動(dòng)物產(chǎn)生沖突狀態(tài)，這使得此模型更接近于人的焦慮情緒，能將抗焦慮劑(包括在其他模型上不敏感的新型抗焦慮劑)與非抗焦慮劑的不同作用很好地區(qū)分開(kāi)來(lái)。并且結(jié)果穩(wěn)定，重復(fù)性好，不失為一個(gè)較理想的焦慮模型。