为了研究在恐惧情境下的逃跑行为，我们引入了一种改良的恐惧条件化方案。该方案可确保小鼠在恐惧条件化过程中呈现提示信号时持续表现出逃跑行为。
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摘要
摘要
在威胁情境中恰当地表现出防御行为对生存至关重要。主流理论认为，当威胁迫近或实际存在时，个体会表现出主动防御行为（如跳跃或快速逃窜）；而当威胁可被预测但迫近程度较低时，则表现为被动防御行为（如僵直不动）。在经典恐惧条件反射实验中，受试者通常表现出以僵直为主的条件性防御反应，大多数情况下几乎不出现主动防御行为。本文介绍一种改良的小鼠恐惧条件反射实验方法，可用于观察僵直与逃跑行为之间的相互转换。该方法在两天内进行五次条件刺激（CS；持续音调，8 kHz，95 dB SPL（声压级））与非条件刺激（US；足底电击，0.9 mA，1.0 s）的重复配对。这种改良的恐惧条件反射程序需要较多的训练次数和训练天数，但无需高强度电击即可适度诱发逃跑行为。使用相同的环境背景进行条件化训练及显著的条件刺激呈现，对于诱发逃跑行为至关重要。该改良方法是一种可靠的小鼠主动防御行为观测手段，有助于深入阐明在恐惧情境下此类行为的精细机制与特征。
引言
在威胁情况下选择适当的防御行为对所有动物的生存至关重要。防御行为会根据威胁的临近程度逐渐从一种转变为另一种，例如在僵直和逃跑行为之间的转换1,2,3。这些行为的失调常在多种精神障碍中被观察到4。创伤后应激障碍（PTSD）就是其中一种以过度防御行为为特征的疾病，例如对无威胁性刺激产生恐慌反应4。
啮齿类动物的经典恐惧条件反射通常被用作创伤后应激障碍（PTSD）的模型5,6,7，但在此模型中，啮齿类动物并不表现出逃跑（类似惊恐）的行为8。因此，这种常被称为“啮齿类动物PTSD模型”的经典恐惧条件反射模型，在模拟人类PTSD方面缺乏表观效度，尤其难以捕捉逃跑或惊恐样症状，而这些症状迄今尚未得到充分研究。
最近，多种改良的恐惧条件化方案已成功证明，啮齿类动物在这些实验过程中会表现出逃跑行为。例如，将条件刺激（CS）与非....
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方案
本实验方案遵循日本生理学会的指导原则，并获得了金泽医科大学动物护理委员会的批准（2021-32）。所有实验操作均符合ARRIVE指南的要求。研究使用成年雄性C57BL/6J小鼠（3-6月龄），且此前已确认这些小鼠表现出本文所述的逃跑行为15。
1. 动物准备
- 将小鼠分组饲养（每笼3-4只，在23-27 °C条件下维持，12小时光照/12小时黑暗循环，自由获取食物和水），直至实验开始。
- 在进行改良的恐惧条件反射实验前，将每只小鼠单独饲养于聚甲基丙烯酸甲酯（plexiglass）笼中（14 cm × 21 cm × 12 cm），至少3天。
2. 设置工具/设备
- 恐惧条件化实验箱（图1A）
- 使用一个恐惧条件化实验舱（25 cm × 25 cm × 25 cm），置于隔音箱（67 cm × 53 cm × 55 cm）内（参见材料表）。
- 需要两种不同的环境（A 和 B）。对于环境 A，通过在墙壁上粘贴带有黑色胶带（宽 3 cm，每板 4 条）的白色塑料纸板，形成黑白条纹；地面使用白色光滑塑料板。....
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结果
采用改良的恐惧条件反射实验对雄性小鼠（C57BL/6J；3–6月龄）进行研究，实验流程如图1C所示。本实验旨在探究条件化环境对逃跑行为表达的影响。实验分为两组：第1组（n = 10）和第2组（n = 10）。实验中使用的条件刺激（CS）为95 dB SPL的声音，非条件刺激（US）为0.9 mA的电击。
在第1天，所有小鼠在A环境中接受5次仅条件刺激（CS）的暴露试验。随后，在第2天和第3天，所有小鼠在B环境中接受5次条件刺激-非条件刺激（CS-US）的联合训练。在第4天，第1组小鼠在B环境中进行5次仅条件刺激的回忆测试，而第2组则在A环境中进行测试。
第1组受试者在第3天和第4天的条件刺激（CS）呈现期间表现出明显的逃跑行为，例如跳跃或短距离快速移动（见图2A、B）。在条件刺激呈现期间，总运动次数和跳跃次数随着条件化过程的进展而增加（
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讨论
本文介绍的改良恐惧条件化方案是一种在恐惧情境下研究逃逸行为的稳定方法。通过采用该方案，我们发现小鼠在恐惧情境中的逃逸行为由显著刺激触发，并依赖于所处的情境。由于此前缺乏合适的观察逃逸行为的方案，逃逸行为的特征尚未得到充分研究。该方案将成为研究恐惧情境下主动防御行为的适宜方法之一。
近期，除了本方案外，还出现了若干其他实验方案。通过多天的SCS条件化训练，可在小鼠和大鼠呈现提示刺激期间稳定诱导出逃跑行为10,11,12,13,14。此外，单日内进行七次重复的CS-US关联训练可使雌性大鼠表现出冲刺行为（darting），即一种逃跑行为9。这些方案均具有可靠性，与本文介绍的方案一样，但包括本方案在内的各种方案均各有优.......
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披露
作者声明无竞争利益。
致谢
本工作部分由以下机构资助：KAKENHI 基金项目 JP22K15795（资助 T.F.）、JP22K09734（资助 N.K.）、JP21K07489（资助 R.Y.）、金泽医科大学（项目编号 C2022-3、D2021-4，资助 R.Y.）以及内藤基金会（资助 T.F.）。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 音频扬声器 | Fostex | FT17H | |
| 放大器 | Sony | TA-F500 | |
| CMOS 相机 | Sanwa Supply Inc. | CMS-V43BK | |
| 恐惧条件反射实验箱 | Panlab S.L.U. | LE116 | |
| 食物颗粒 | Nosan | Labo MR standard | |
| LED | Yamazen | LT-B05N | |
| 麦克风 | ACO | type 4156N | |
| 随机电击器 | Panlab S.L.U. | LE 100-26 | |
| 声卡 | Behringer | UMC202 | |
| 声音处理软件 | Syntrillium Software | Cool Edit 2000 | |
| 换能器 | Panlab S.L.U. | LE 111 |
参考文献
- Fanselow, M. S., Lester, L. S. Evolution and learning. , Psychology Press. 185-212 (1988).
- Fanselow, M. S. Neural organization of the defensive behavior system responsible for fear. Psychonomic Bulletin & Review. 1 (4), 429-438 (1994).
- Mobbs, D., Headley, D. B., Ding, W., Dayan, P.
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重印与许可
勘误
Formal Correction: Erratum: Modified Fear Conditioning for Inducing Flight Behaviors in Mice
Posted by JoVE Editors on 5/17/2024. Citeable Link.
This corrects the article 10.3791/66266
