小鼠穿梭實(shí)驗(yàn)通常指利用穿梭箱（Shuttle Box）進(jìn)行的行為學(xué)測試，主要用于評估嚙齒類動(dòng)物的主動(dòng)回避（active avoidance）或被動(dòng)回避（passive avoidance）學(xué)習(xí)與記憶能力。

Fig1 小鼠穿梭箱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

被動(dòng)回避和主動(dòng)回避實(shí)驗(yàn)是研究嚙齒類動(dòng)物基于恐懼的條件性回避學(xué)習(xí)的常用行為學(xué)方法。兩者均通過厭惡刺激（如足底電擊）評估動(dòng)物的回避行為，但機(jī)制不同：被動(dòng)回避測試動(dòng)物通過抑制某種本能行為（如進(jìn)入暗室）來避免傷害的能力，而主動(dòng)回避則評估動(dòng)物通過執(zhí)行特定動(dòng)作（如在預(yù)警信號下穿梭到對側(cè)）來逃避或完全避免厭惡刺激的能力。例如，因腦損傷導(dǎo)致學(xué)習(xí)功能受損的動(dòng)物，往往難以有效習(xí)得這兩種回避行為。因此，這些實(shí)驗(yàn)不僅可用于解析學(xué)習(xí)與記憶的神經(jīng)機(jī)制，還可用于評估神經(jīng)系統(tǒng)疾病、藥物干預(yù)或治療手段對學(xué)習(xí)能力的影響。

主動(dòng)回避穿梭實(shí)驗(yàn)（Active Avoidance）

核心：動(dòng)物通過主動(dòng)行為逃避傷害

原理：

在電擊發(fā)生前給予預(yù)警信號（如聲音或燈光），小鼠需在信號期間逃到對側(cè)隔室以完全避免電擊。

裝置

類似穿梭箱，但兩側(cè)均可通電且配備信號提示系統(tǒng)（蜂鳴器/燈）。

實(shí)驗(yàn)步驟

條件刺激（CS）：如10秒蜂鳴聲；

非條件刺激（US）：CS結(jié)束后若未穿梭，則施加電擊（如0.5 mA，10秒）；

小鼠若在CS期間穿梭至對側(cè)，則完全避免電擊（成功回避）；

每日訓(xùn)練多輪（如30–50次），記錄回避率、逃避潛伏期、錯(cuò)誤次數(shù)等。

主要用于評估聯(lián)想學(xué)習(xí)、執(zhí)行控制、靈活性；用于精神分裂癥、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）等模型。

給予10秒的聲光刺激后（條件刺激）；

若小鼠在此期間主動(dòng)通過通道逃至對側(cè)隔室，則記為一次主動(dòng)回避反應(yīng)（AAR）；

若小鼠在聲光刺激期間未穿梭，則緊接著施加10秒的足底電刺激（非條件刺激）；

若小鼠在電刺激期間逃至對側(cè)，則記為一次被動(dòng)逃避反應(yīng)（PER）；

若小鼠在整個(gè)20秒（聲光+電刺激）內(nèi)均未穿梭，則記為一次無反應(yīng)（NOR）。

上述過程重復(fù)進(jìn)行30次，作為當(dāng)日的訓(xùn)練成績。24小時(shí)后，在相同條件下再次進(jìn)行一輪測試（通常也為30次）以評估記憶保持情況，作為測試成績。每只小鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，均用酒精徹底清潔實(shí)驗(yàn)箱，以消除氣味殘留對后續(xù)動(dòng)物的干擾。

數(shù)據(jù)分析

• 主動(dòng)回避次數(shù)：CS期間成功穿梭的次數(shù)，反映學(xué)習(xí)能力

• 回避潛伏期：從CS開始到穿梭的時(shí)間，越短說明反應(yīng)越快

• 無反應(yīng)次數(shù)：無穿梭行為的trial數(shù)，反映認(rèn)知障礙程度

• 主動(dòng)回避率：主動(dòng)回避次數(shù)/總trial數(shù)，用于量化學(xué)習(xí)效果

注意事項(xiàng)

小鼠晝夜節(jié)律影響行為，建議每天同一時(shí)間段進(jìn)行；

電擊參數(shù)需預(yù)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，避免過度應(yīng)激或無效刺激；

實(shí)驗(yàn)應(yīng)在安靜、光線恒定環(huán)境下進(jìn)行；

每次測試后清潔箱體，防止氣味干擾；

結(jié)合其他行為實(shí)驗(yàn)（如曠場、高架十字迷宮）排除焦慮或運(yùn)動(dòng)能力影響。動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)能力變化（如因藥物、疾病或年齡導(dǎo)致的活動(dòng)性下降）可能干擾逃避或回避反應(yīng)的表達(dá)；

如頻繁跳躍、支撐站立等行為需人工干預(yù)或剔除。

總結(jié)

穿梭箱實(shí)驗(yàn)具有多項(xiàng)優(yōu)勢：它能夠有效評估動(dòng)物在習(xí)得等不同記憶階段的表現(xiàn)，有助于深入理解關(guān)聯(lián)性學(xué)習(xí)與記憶的神經(jīng)機(jī)制。該實(shí)驗(yàn)無需食物剝奪，操作相對簡便且適用于小鼠和大鼠等多種嚙齒類動(dòng)物。此外，通過繪制多輪訓(xùn)練中的回避成功率或反應(yīng)潛伏期變化曲線，可直觀呈現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)程的動(dòng)態(tài)發(fā)展。

文獻(xiàn)引用：

• Martini E, et al (2008). Design, synthesis and preliminary pharmacological evaluation of new analogues of DM232 (unifiram) and DM235 (sunifiram) as cognition modulators. Bioorg Med Chem, 16(23):10034-42.
  

• Sa?at K, et al (2017). Novel, highly potent and in vivo active inhibitor of GABA transporter subtype 1 with anticonvulsant, anxiolytic, antidepressant and antinociceptive properties. Neuropharmacology, 113(Pt A):331-342.
  

• Cherry, K. (2020, June 4). What is operant conditioning and how does it work? Verywell Mind. Retrieved January 13, 2022, from https://www.verywellmind.com/operant-conditioning-a2-2794863

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