一.經(jīng)典的條件反射實驗:巴甫洛夫的狗

諾貝爾醫(yī)學(xué)將獲得者前蘇聯(lián)生理學(xué)家巴甫洛夫曾做過一個有趣的實驗。給狗提供了一些食物，會引起狗的唾液分泌。然后，巴甫洛夫開始給狗提供一些中性刺激，比如鈴聲，不會引起狗的唾液分泌。但是，當(dāng)鈴聲和食物同時出現(xiàn)時，狗的唾液分泌就會增加。最終，當(dāng)只有鈴聲出現(xiàn)時，狗的唾液分泌也會增加。

巴甫洛夫與同事創(chuàng)立條件反射理論

嚙齒動物條件恐懼實驗的基本原理是建立在巴甫洛夫經(jīng)典的條件反射理論基礎(chǔ)上。巴甫洛夫認(rèn)為，當(dāng)一個無條件刺激與一個中性刺激同時出現(xiàn)時，會引起一個無條件反應(yīng)。如果這個中性刺激反復(fù)與無條件刺激同時出現(xiàn)，那么這個中性刺激就會逐漸成為一個條件刺激，并且能夠引起一個條件反應(yīng)。

在條件恐懼實驗中，實驗者會給動物一些中性刺激，比如聲音、光線等，然后再給他們一些厭惡刺激（無條件刺激），比如電擊、惡臭等。在反復(fù)的實驗中，中性刺激和厭惡刺激會同時出現(xiàn)，這樣中性刺激就會逐漸成為一個條件刺激，能夠引起恐懼反應(yīng)，典型反應(yīng)為僵直不動狀態(tài)。

嚙齒動物條件恐懼實驗是神經(jīng)科學(xué)研究中一種經(jīng)典的學(xué)習(xí)記憶實驗，通過條件刺激來建立起恐懼反應(yīng)。這種實驗可以幫助研究者了解嚙齒動物的恐懼狀態(tài)，以及如何通過條件刺激來改變動物的行為。條件恐懼實驗可以更好的幫助理解人類的學(xué)習(xí)、記憶和情緒等方面，被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等疾病的研究（如阿爾茨海默病、焦慮癥和抑郁癥）。

三.Ugo Basile 條件恐懼系統(tǒng)

1.產(chǎn)品簡介
Ugo Basile條件恐懼系統(tǒng)主要用于嚙齒類動物（大、小鼠）條件恐懼實驗研究。兼容ANY-maze軟件自動控制，可控制電擊、聲音和光線（可見光/紅外光）刺激，并自動檢測動物因恐懼導(dǎo)致的僵直狀態(tài)。可檢測參數(shù)有：僵直時間，僵直次數(shù)和每次僵直持續(xù)時間，刺激過后到產(chǎn)生僵直反應(yīng)的延遲時間等參數(shù)。 

Ugo Basile 條件恐懼系統(tǒng)系統(tǒng)總覽

2.技術(shù)原理
系統(tǒng)由揚聲器、雙色LED燈、隔音箱、動物活動籠、USB相機(jī)、ANY-maze 條件恐懼系統(tǒng)專用軟件構(gòu)成。當(dāng)活動籠內(nèi)嚙齒動物被電刺激時，會做出本能的不動反應(yīng)，稱之為“僵直”。向嚙齒動物同步提供原本無關(guān)聯(lián)的聲光刺激和電刺激后，聲光刺激被嚙齒動物學(xué)習(xí)并記憶。繼而只向籠內(nèi)動物提供中性刺激，動物出現(xiàn)僵直。僵直狀態(tài)的各項時間表明了所經(jīng)歷的記憶和學(xué)習(xí)過程。

3.產(chǎn)品優(yōu)勢
①　高敏感性而快速的測試系統(tǒng)
只需要對動物進(jìn)行很少的訓(xùn)練（通常只需要一次）。因此，它是基礎(chǔ)行為研究以及高通量藥物篩選的有用工具。此外，在條件恐懼反射過程中建立的條件反射可能非常典型（如持續(xù)時間長），系統(tǒng)支持進(jìn)行長時間記錄。

②　刺激設(shè)置全面，穩(wěn)定可控
設(shè)備包含的中性刺激為：聲音和光線，無條件刺激為電刺激。其中聲音刺激不僅具有穩(wěn)定的單頻音，還具有可聽頻率范圍內(nèi)分布均勻的白噪音，可隨意切換。
電刺激可穩(wěn)定觸發(fā)且不會出現(xiàn)被動物規(guī)避情況，設(shè)定值在動物阻抗發(fā)生改變時也可反饋控制電流精確恒定。

③　支持情景條件恐懼反射研究
通過在動物籠墻壁和地板上切換多種圖案背景改變動物環(huán)境，支持情景條件恐懼反射研究（ Contextual Fear Conditioning）。這里，中性刺激并非聲光，而是籠子（即情景）本身的視覺外觀。在這種情況下，動物將電擊與接受電擊的環(huán)境聯(lián)系起來。

④　可在黑暗下自動檢測僵直反應(yīng)
系統(tǒng)配備了專設(shè)的USB攝像頭，具備對紅外光線的敏感性，即使在無光的環(huán)境下，也能清晰識別出動物靜止不動的狀態(tài)。攝像頭配備了廣角鏡頭和紅外濾光片。

⑤　兼容ANY-maze軟件自動化控制
采用的進(jìn)口行為學(xué)軟件ANY-maze自動控制兩種見的條件恐懼反射：情景條件恐懼反射和暗示條件恐懼反射。軟件運用視頻自動檢測和分析動物恐懼狀態(tài)（僵直），操作簡單，并且通過對通信協(xié)議優(yōu)化，在測試過程中，ANY-maze會自動收集實驗數(shù)據(jù)，并分析結(jié)果。

⑥　拓展性強(qiáng)，節(jié)約后期升級成本
ANY-maze行為學(xué)視頻分析系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，配置完善，后期升級與維護(hù)更為方便。儀器配備的專用隔音箱，有效避免外界環(huán)境影響實驗結(jié)果，并且可與多種條件行為學(xué)實驗系統(tǒng)（如震驚反射）通用，實現(xiàn)效益。每個條件恐懼系統(tǒng)均可獨立連接至ANY-maze，因此，只需添加額外的條件恐懼系統(tǒng)控制器，就可以根據(jù)實驗需求增加通道數(shù)。

四.神經(jīng)科學(xué)前沿研究案例

2020年8月3日耶路撒冷希伯來大學(xué)埃德蒙和莉莉·薩夫拉腦科學(xué)研究中心助理教授Inbal Goshen在Nature Neuroscience雜志上發(fā)表文章《Astrocytes contribute to remote memory formation by modulating hippocampal–cortical communication during learning》（IF=25）揭示了星形膠質(zhì)細(xì)胞在皮層和海馬的長期恐懼記憶轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

研究人員采用化學(xué)遺傳學(xué)的方式（注射CNO：-N-氧化物）特異激活星形膠質(zhì)細(xì)胞的Gi信號通路后，在天的恐懼訓(xùn)練過程后，小鼠的僵直率并未發(fā)生變化，但是在1個月后小鼠的僵直率才出現(xiàn)下降，表明在短期記憶中并未出現(xiàn)障礙，但是在長期記憶出現(xiàn)障礙。

而特異性激活神經(jīng)元的Gi信號后小鼠在恐懼訓(xùn)練后短期記憶和長期記憶均受損，并不存在延遲。這些結(jié)果表明這種長期記憶的障礙的延遲出現(xiàn)可能與星形膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)。

先前研究表明在遠(yuǎn)期記憶中通過藥理性手段抑制AAC腦區(qū)（前扣帶皮層）的神經(jīng)元活性后出現(xiàn)記憶障礙。他們確實發(fā)現(xiàn)在慢性激活星形膠質(zhì)細(xì)胞的Gi信號后在遠(yuǎn)期記憶階段海馬CA1區(qū)和AAC腦區(qū)的神經(jīng)元活性明顯降低，但是在近期記憶中這兩個腦區(qū)的神經(jīng)元活性并未發(fā)生變化。

事實上在CA1錐體神經(jīng)元的存在一個亞群直接投射到ACC，這很有可能就是CA1區(qū)和AAC進(jìn)行信息交流的關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)激活CA1區(qū)的星形膠質(zhì)細(xì)胞Gi信號后ACC腦區(qū)的神經(jīng)元活性明顯降低，這表明CA1區(qū)的星形膠質(zhì)細(xì)胞可以直接調(diào)控ACC腦區(qū)活性。

此外，研究人員通過雙病毒策略標(biāo)記CA1投射到ACC的神經(jīng)環(huán)路的同時標(biāo)記即早基因c-fos，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在激活CA1區(qū)的星形膠質(zhì)細(xì)胞Gi信號后僅僅促進(jìn)CA1-ACC這條神經(jīng)環(huán)路上的神經(jīng)元激活，并不影響CA1腦區(qū)其他的神經(jīng)元活動，具有很強(qiáng)的特異性。這些結(jié)果表明在恐懼記憶中CA1區(qū)的星形膠質(zhì)細(xì)胞選擇性調(diào)控神經(jīng)環(huán)路CA1-ACC。

研究人員進(jìn)一步通過在恐懼記憶學(xué)習(xí)過程中化學(xué)遺傳學(xué)抑制ACC腦區(qū)活性后在遠(yuǎn)期記憶中出現(xiàn)明顯的障礙，這就表明抑制ACC活性可以模擬出激活CA1區(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞Gi信號通路的表型。

從神經(jīng)膠質(zhì)生物學(xué)的角度來看，文章進(jìn)一步完善了星形膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元的調(diào)控方式，揭示了星形膠質(zhì)細(xì)胞從神經(jīng)環(huán)路水平上調(diào)控神經(jīng)元活動，促進(jìn)長期恐懼記憶的形成。

行為學(xué)測試：
文中行為學(xué)主要采用條件恐懼系統(tǒng)，由意大利Ugo Basile公司提供。條件恐懼實驗通過僵直（不動）的連續(xù)測量進(jìn)行評估，僵直是主要的行為恐懼反應(yīng)。在整個試驗過程中，使用軟件自動測直硬情況。為了測試情景條件恐懼，將小鼠置于原始不同背景活動籠中，并采集基線5分鐘。為了測試聲音提示條件恐懼的，發(fā)出2.9kHz的音調(diào)進(jìn)行基線采集2.5分鐘。小鼠在基線采集后24小時測試近期記憶，21或28天后測試遠(yuǎn)期記憶。

五.意大利Ugo Basile公司與上海玉研科學(xué)儀器

Ugo Basile公司于1963年創(chuàng)立，在幾十年發(fā)展歷程里，成長為一家為專注于神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行開拓科學(xué)實驗方法和生產(chǎn)全新科學(xué)儀器的創(chuàng)新型公司。通過將經(jīng)典儀器與不斷創(chuàng)新的新型設(shè)備相結(jié)合，旗下疼痛及行為學(xué)產(chǎn)品已經(jīng)成為神經(jīng)科學(xué)家的工具并得到廣泛認(rèn)可。

上海玉研科學(xué)儀器有限公司作為意大利Ugo Basile公司在中國的合作伙伴，長期以來一直與Ugo Basile公司合作緊密，并共同探討雙方的長期發(fā)展規(guī)劃和戰(zhàn)略合作協(xié)議，為廣大科研工作者帶來的各類神經(jīng)科學(xué)設(shè)備以及提供完善的技術(shù)支持。

您想了解更多詳細(xì)資料嗎？

請與我們聯(lián)系：

TEL：，

QQ：3007536621

微信：yuyanbio

Mail：yuyanbio

！