CN110420010B - 一种奖赏趋近行为系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种奖赏趋近行为系统，包括一箱体，箱体内设有第一活动区域和第二活动区域，第二活动区域中设有用于探测被试位置的位置传感装置，第一活动区域内设有用于提示被试开始测试的测试开始信号灯，第二活动区域设有警告被试前方出现电击惩罚的电击信号灯和电击装置，第二活动区域的一端还设有用于吸引被试依次经第一活动区域和第二活动区域趋近的奖赏物区域；电击装置、位置传感装置、测试开始信号灯和电击信号灯分别与电源连接。本发明在箱体内部设置了两个信号灯，用于建立信号‑刺激条件化连接。被试由第一活动区域进入第二活动区域时，被试对于继续向前所面临的后果形成心理预期，进而决策是否靠近奖赏物，根据被试在电击信号灯亮或不亮时的行为反应考察被试的决策和抑制控制能力。

Description

一种奖赏趋近行为系统

技术领域

本发明涉及强迫性特征行为测量技术领域，具体涉及一种奖赏趋近行 为系统，用于阿片类药物所致具有强迫性特征行为个体的筛选。

背景技术

药物成瘾者为使用药物而不计后果的强迫性特征，是成瘾的核心症状。 但染毒群体中只有15～30％达到成瘾的诊断标准，个体差异很大。评估和筛 选出具有强迫性行为表型的成瘾个体，对于探索机制和治疗策略意义重大。

以足部电击为代价（负性后果）的持续觅药/用药行为是前临床研究中常用的衡量成瘾行为的操作范式。目前，已有一些使用酒精建立此类范式的研究，可筛选出具有不顾负性后果(电击惩罚)的强迫性觅药/用药的动物。然而，相比之下，当前针对阿片类药物的机制研究仍然较少，主要由于阿片类药物具有镇痛效应，无法采用上述方式考察强迫性觅药/用药行为，限制了阿片类药物成瘾个体的筛选，这成为前临床领域中推进阿片成瘾研究的瓶颈问题，因此迫切需要建立阿片药物诱导的强迫行为筛选系统。

发明内容

本发明为了解决阿片类药物成瘾个体的筛选，提供了一种可用于考察 阿片类药物暴露所导致的强迫行为的测量方法，并基于此提供了一种奖赏 趋近行为系统。

所采用的技术方案如下：

一种奖赏趋近行为系统，所述系统包括一非密闭箱体，所述箱体内设 有第一活动区域和第二活动区域，所述第二活动区域中设有用于探测被试 位置的位置传感装置，所述第一活动区域内设有用于提示被试开始测试的 测试开始信号灯，所述第二活动区域设有警告被试前方出现电击惩罚的电 击信号灯和电击装置，所述第二活动区域的一端还设有用于吸引被试依次 经所述第一活动区域和第二活动区域趋近的奖赏物区域；所述的电击装置、 位置传感装置、测试开始信号灯和电击信号灯分别与电源连接。

所述第一活动区域和第二活动区域呈前后直通式或迷宫式连通结构。

所述位置传感装置为设置于所述第二活动区域一侧或两侧的多个红外 探头和与多个所述红外探头通过信号线连接的位置传感器。

所述第一活动区域和所述第二活动区域之间设有一个闸门，当所述第 一活动区域内的所述测试开始信号灯点亮，所述闸门开启，被试可由所述 第一活动区域进入所述第二活动区域。

所述第二活动区域包括至少两个区域，其分别为靠近所述闸门设置的 决策区域和靠近所述奖赏物区域的惩罚区域，所述电击信号灯设置于所述 决策区域中，所述电击装置设置于所述惩罚区域。

所述电击装置包括沿所述惩罚区域长度方向设置的电击栅栏底板和与 所述电击栅栏底板电性连接的电击刺激器，所述电击刺激器中设有用于控 制所述电击栅栏底板执行电击动作的控制模块。

所述电击装置的电击动作在所述惩罚区域中所设定的惩罚性试次中发 生，当被试到达所述电击栅栏底板并靠近所述奖赏物区域时，所述控制模 块控制电击发生。

每次测试中，以随机顺序执行至少5-9次惩罚性试次和至少5-9次非 惩罚性试次，在惩罚性试次里，所述电击装置中的控制模块在所述惩罚区 域执行电击动作，且后一次测试所执行的电击强度较前一次测试所执行的 电击强度大。

所述箱体为不透明箱体。

所述箱体的外部还设有摄像装置，其通过信号线与计算机连接，用于 采集被试活动视频，通过所述摄像装置实时或回看被试在每一次测试时所 产生的触发试次数、完成试次数、完成试次比率、在不同区域的停留时间 及第一次到达各区域的潜伏期，采用统计方法对被试的奖赏寻求行为进行 聚类分析。

本发明技术方案，具有如下优点：

A.本发明在箱体内部设置了两个信号灯，用于建立信号-刺激条件化连 接。第一活动区域内的测试开始信号灯亮起，提醒被试测试开始；第二活 动区域的电击信号灯亮起，代表前方将出现电击惩罚，被试对于继续向前 所面临的后果形成心理预期，进而决策是否靠近奖赏物。电击信号灯不亮 则代表前方无电击，被试可以安全地接近奖赏物，根据被试在电击信号灯 亮起或不亮时的行为反应考察被试的决策和抑制控制能力。

B.本发明在箱体内部设置了第一活动区域和第二活动区域，第二活动 区域较大，细分为决策区域和惩罚区域，采用多区域以及闸门的设置可将 装置分隔成若干区域，增加了行为的显示度和区分度，即被试在测试中停 留在不同区域的行为意义不同。

C.本发明在箱体内放置的奖赏物容纳装置可容纳不同类型的自然奖赏 物，便于对比考察高、低价值奖赏物所诱发的动机、强迫性特征和其他行 为变式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下 面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。

图1是本发明所提供的奖赏趋近行为系统结构图；

图2是图1所示箱体的结构示意图；

图3是对大鼠进行聚类分析结果图。

图中：

1-箱体

11-第一活动区域，12-第二活动区域，13-奖赏物区域，14-闸门

2-位置传感装置

21-红外线探头，22-位置传感器

3a-测试开始信号灯，3b-电击信号灯

4-电击装置

41-电击栅栏底板，42-电击刺激器

5-摄像装置；6-计算机；7-电源

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种奖赏趋近行为系统，包括一非密闭箱 体1，箱体1内设有第一活动区域11和第二活动区域12，第二活动区域12 中设有用于探测被试位置的位置传感装置2，第一活动区域11内设有用于 提示被试开始测试的测试开始信号灯3a，第二活动区域12设有警告被试前 方出现电击惩罚的电击信号灯3b和电击装置4，第二活动区域12的一端还 设有用于吸引被试依次经第一活动区域11和第二活动区域12趋近的奖赏 物区域13；电击装置4、位置传感装置2、测试开始信号灯3a和电击信号 灯3b分别与电源7连接。

本发明在箱体内部设置了测试开始信号灯和电击信号灯，用于建立信 号-刺激条件化连接。第一活动区域内的测试开始信号灯亮起，提醒被试测 试开始。然后闸门打开，被试进入第二活动区域的决策区，此时若第二活 动区域的电击信号灯亮起，代表前方将出现电击惩罚，经过反复测试的被 试对于继续向前所面临的后果形成心理预期，从而决策是否靠近奖赏物。 若电击信号灯不亮则代表前方无电击，被试可以安全地接近奖赏物。被试 在电击信号灯亮起或不亮时的行为反应取决于被试对奖赏和惩罚后果的表 征、抑制控制和决策能力。根据被试在第二活动区域的惩罚区忍受电击的 时间，考察被试的强迫性特征，具有更好的临床效度。

本发明在箱体内放置的奖赏物容纳装置可容纳不同类型的自然奖赏 物，便于对比考察高、低价值奖赏物所诱发的动机、强迫性特征和其他行 为变式。

本发明中所采用的第一活动区域11和第二活动区域12呈前后直通式 或迷宫式连通结构。

如图1和图2所示，其中的位置传感装置2为设置于第二活动区域12 一侧的多个红外探头21和与多个红外探头21通过信号线连接的位置传感 器22，当然还可以将红外探头21设置在第二活动区域12的两侧或其它位 置，通过红外探头和位置传感器22可以准确检测到被试的具体位置。

进一步地，本发明还在第一活动区域11和第二活动区域12之间设有 一个闸门14，当测试开始时，第一活动区域11内的测试开始信号灯3a点 亮，闸门14开启，被试可由第一活动区域11进入第二活动区域12，奖赏 物区域放置的奖赏物可激发被试的趋近动机，而电击惩罚会激发被试的逃 避动机，在冲突情境下实现测量的目的。

本发明优选地，如图2所示，第二活动区域12包括至少两个区域，其 分别为靠近闸门14设置的决策区域121和靠近奖赏物区域13的惩罚区域 122，电击信号灯3b设置于决策区域121中，电击装置4设置于惩罚区域 122。通过红外探头和位置传感器时刻探测被试在第二活动区域的位置，以 启动电击信号灯或电击装置。

本发明中所采用的电击装置4优选包括沿惩罚区域122长度方向设置 的电击栅栏底板41和与电击栅栏底板41电性连接的电击刺激器42，电击 刺激器42中设有用于控制电击栅栏底板41执行电击动作的控制模块(图 中未示出)。电击装置4的电击动作在所设定的惩罚性试次中发生，即在惩 罚区域122中，电击装置4的电击动作时而被启动，时而不启动，电击动 作的启动为随机的。当被试到达电击栅栏底板41并靠近奖赏物区域13，且 正好处于惩罚性试次时，控制模块控制电击发生。

本发明中优选地，电击装置4中的控制模块以随机顺序在所述惩罚区 域122执行至少5-9次惩罚性试次和至少5-9次非惩罚性试次，且后一次 测试所执行的电击强度较前一次测试所执行的电击强度大。这种电击强度 的逐步增强使被试的决策不断面临新的考验，被试能否抑制趋近奖赏物的 动机行为，反映了被试的抑制控制能力。

当然，在测试过程中为了不影响被试，本发明将箱体1制作为不透明 箱体。

同时还在箱体1的外部设有摄像装置5，其通过信号线与计算机6连接， 用于采集被试活动视频，通过摄像装置5实时或回看被试在每一次测试时 所产生的触发试次数、完成试次数、完成试次比率、在不同区域的停留时 间及第一次到达各区域的潜伏期，有利于对被试的行为作出全面准确评估。

具体实验方法如下：

本发明中的被试采用雄性大鼠，而奖赏物区域放置一个笼子，在笼子 里放置一雌性发情大鼠。

实验过程包括连续13天测试(1次/天)。每个测试包括7个惩罚试次 (Punishmenttrial)和7个非惩罚试次(Non-Punishment trial)。惩罚试 次指阿片药物戒断大鼠到达奖赏物区域时会遭受足底电击；非惩罚试次指 大鼠到达奖赏区域时不会受到电击。

惩罚试次与非惩罚试次在一个测试中随机呈现。电击强度随测试进行 而逐渐增加，每一次测试都得到如下行为指标：触发试次数(动物到达惩 罚区域)，完成试次数(动物接近奖赏区域)，完成试次比率，在不同区域 的停留时间，第一次到达奖赏区域的潜伏期(动物到达惩罚区域后，第一 次到达奖赏区域的时间)等。根据大鼠在惩罚试次里在奖赏区域的停留时 间进行聚类分析，可判别出具有强迫性奖赏寻求行为表型的个体，结果如 图3所示。

经过如上实验过程，实验者可将最后三次测试(第11天、第12天和 第13天)中惩罚试次里全部大鼠在奖赏区域的停留时间进行聚类分析，分 析结果将全部被试分成三类：强迫型，中间型和非强迫型，强迫型动物的 停留时间最长，且三类动物在其他行为指标上也存在差异。结合图3和本 发明所提供的系统可以对阿片类药物导致的具有强迫性特征的大鼠进行筛 选。

通过本发明所提供的奖赏趋近行为系统，还可以推广至其它致瘾性药 物导致的强迫型个体的筛选以及决策、习惯等行为的研究。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方 式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予 以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保 护范围之中。

Claims (10)

1.一种奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述系统包括一箱体（1），所述箱体（1）内设有第一活动区域（11）和第二活动区域（12），所述第二活动区域（12）中设有用于探测被试位置的位置传感装置（2），所述第一活动区域（11）内设有用于提示被试开始测试的测试开始信号灯（3a），所述第二活动区域（12）设有警告被试前方出现电击惩罚的电击信号灯（3b）和电击装置（4），且惩罚试次与非惩罚试次随机呈现，在惩罚性试次里，所述电击装置（4）中的控制模块执行电击动作，且后一次测试所执行的电击强度较前一次测试所执行的电击强度大，所述第二活动区域（12）的一端还设有用于吸引被试依次经所述第一活动区域（11）和第二活动区域（12）趋近的奖赏物区域（13）；所述的电击装置（4）、位置传感装置（2）、测试开始信号灯（3a）和电击信号灯（3b）分别与电源（7）连接。

2.根据权利要求1所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述第一活动区域（11）和第二活动区域（12）呈前后直通式或迷宫式连通结构。

3.根据权利要求1所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述位置传感装置（2）为设置于所述第二活动区域（12）一侧或两侧的多个红外探头（21）和与多个所述红外探头（21）通过信号线连接的位置传感器（22）。

4.根据权利要求3所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述第一活动区域（11）和所述第二活动区域（12）之间设有一个闸门（14），当所述第一活动区域（11）内的所述测试开始信号灯（3a）点亮，所述闸门（14）开启，被试由所述第一活动区域（11）进入所述第二活动区域（12）。

5.根据权利要求4所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述第二活动区域（12）包括至少两个区域，其分别为靠近所述闸门（14）设置的决策区域（121）和靠近所述奖赏物区域（13）的惩罚区域（122），所述电击信号灯（3b）设置于所述决策区域（121）中，所述电击装置（4）设置于所述惩罚区域（122）。

6.根据权利要求5所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述电击装置（4）包括沿所述惩罚区域（122）长度方向设置的电击栅栏底板（41）和与所述电击栅栏底板（41）电性连接的电击刺激器（42），所述电击刺激器（42）中设有用于控制所述电击栅栏底板（41）执行电击动作的控制模块。

7.根据权利要求6所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述电击装置（4）的电击动作在所设定的惩罚性试次中发生，当被试到达所述电击栅栏底板（41）并靠近所述奖赏物区域（13）时，所述控制模块控制电击发生。

8.根据权利要求7所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，每次测试中，以随机顺序执行至少5-9次惩罚性试次和至少5-9次非惩罚性试次。

9.根据权利要求1所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述箱体（1）为不透明箱体。

10.根据权利要求1所述的奖赏趋近行为系统，其特征在于，所述箱体（1）的外部还设有摄像装置（5），其通过信号线与计算机（6）连接，用于采集被试活动视频，通过所述摄像装置（5）实时或回看被试在每一次测试时所产生的触发试次数、完成试次数、完成试次比率、在不同区域的停留时间及第一次到达各区域的潜伏期，采用统计方法对被试的奖赏寻求行为进行聚类分析。

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