CN114190298B - 一种检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，采用包括动物行为学视频分析系统、隔音箱、转盘和行为箱的配套装置实施，行为箱包括三个检测箱体及中间过道；方法包括：仅检测小鼠环境恐惧记忆能力的双箱范式的范式一；检测小鼠对空间和环境依赖优先级的第一种三箱范式的范式二；检测小鼠对空间和环境依赖优先级的第二种三箱范式的范式三；以及检测小鼠分辨空间信息信号能力的三箱范式的范式四。本发明利用一套装置采用不同的范式能够对小鼠在负面情绪下空间信息记忆能力、环境信息记忆能力以及空间信息和环境信息依赖优先级进行有效的实验检测，实验操作简单方便，实验检测结果准确性和可靠性相对较高，实验检测设备成本较低。

Description

一种检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法

技术领域

本发明涉及动物空间和环境记忆检测技术领域，具体涉及一种检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法。

背景技术

辨别环境和方位趋利避害的能力，对于动物的生存来说非常重要。在众多的认知科学范式中，前人已经发现小鼠的大脑能够处理多种多样的信息，特别是当小鼠在某个地点遭受了伤害，小鼠会记住当时的环境和方位并在以后的行动中回避这个地点。但是小鼠这种对环境和方位的记忆时信息获取顺序和小鼠对环境和方位记忆的敏感性目前尚不清楚。

在检测小鼠空间认知能力的范式中，目前Y迷宫、T迷宫、水迷宫等范式应用较为普遍。但是Y迷宫和T迷宫、水迷宫更多的是偏向对小鼠空间记忆能力的检测，并没有包含小鼠所处环境的信息，更不能满足对小鼠环境和空间信息获取优先级的检测，并且水迷宫使用水迷宫占地面积大，替换迷宫内水体不方便。2006年剑桥大学的Rutsuko Ito发明的三个箱体呈现Y字形的装置中，可以实现大鼠在某个环境获得奖励时的空间认知能力的检测，但是此装置只能实现对大鼠在正面情绪中的空间认知能力检测，无法检测当小鼠在负面情绪下对环境和空间的记忆。

小鼠的负面情绪是指当小鼠在接触到伤害性或惩罚性刺激时所产生的回避情绪。能引起小鼠负面情绪的伤害性或惩罚性刺激有很多，例如给予足底电击、足底注射福尔马林、尾部电击、噪音刺激、注射氯化锂引起腹部不适等等。小鼠负面情绪的产生，通常可以利用条件位置偏好实验来检测。对于小鼠来说，伤害性或惩罚性刺激属于天生的厌恶刺激，而箱体内的环境和空间信息属于中性刺激。当小鼠在接受负面刺激时，会将受到的负面刺激和环境或者空间信息进行联合学习，即将负面刺激与环境或者空间信息进行匹配。如果小鼠产生了负面情绪下对环境和空间信息的记忆，当再次回到相同的环境和空间内时，小鼠会表现出对遭受负面刺激的环境和空间产生回避行为。

小鼠对曾经遭受过伤害的环境和空间产生回避行为，是一种趋利避害的生存本能，对于这种生存本能的检测具有较大的研究价值。但是现有技术中诸如前述的实验装置并不能对小鼠负面情绪下对环境和空间信息的记忆有效进行检测。另一方面，小鼠具有较强的空间位置感知能力，并且小鼠品系繁多，光遗传和电生理等技术成熟，是研究这项回避伤害本能的一种较为理想的模式动物。结合以上特点，检测小鼠进行对疼痛或电击引起的厌恶中对空间和环境信息的提取，具有可行性和研究价值。因此，现亟需一种能够检测小鼠在负面情绪下空间和环境信息记忆能力的方法。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，采用该方法能够对小鼠在负面情绪下空间信息记忆能力、环境信息记忆能力以及对小鼠在负面情绪下对空间信息和环境信息依赖优先级进行有效的实验检测。

本发明的技术方案是：本发明的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，采用配套装置实施，上述配套装置包括含有监控分析后台和与上述监控分析后台电连接的工业相机的动物行为学视频分析系统，隔音箱，设于上述隔音箱内且可旋转的转盘，设于上述转盘上的行为箱；上述行为箱包括底板，固定设于底板上且相互间夹角为120°并且上端开口的三个检测箱体，以及固定设于三个检测箱体下部之间的中间过道；上述工业相机设于隔音箱内或者隔音箱外且位于行为箱的上方；上述检测箱体包括3块可更换的墙板、1扇箱门和1块设于检测箱体底部且与上述监控分析后台电连接的电击板；检测方法包括：

范式一：将上述行为箱的3个检测箱体中的1个检测箱体的墙板采用设有横条纹的墙板、另1个检测箱体的墙板采用设有竖条纹的墙板、第3个检测箱体则关门不用且实验过程中按设定方案转动行为箱的仅检测小鼠环境恐惧记忆能力的双箱范式；

范式二：将上述行为箱的3个检测箱体中的2个检测箱体的墙板采用设有横条纹的墙板，第3个检测箱体的墙板采用设有竖条纹的墙板且实验过程中不转动行为箱的用于检测小鼠对空间和环境依赖优先级的第一种三箱范式；

范式三：将上述行为箱的3个检测箱体中的2个检测箱体的墙板采用设有横条纹的墙板，第3个检测箱体的墙板采用设有竖条纹的墙板且实验过程中按设定方案转动行为箱的用于检测小鼠对空间和环境依赖优先级的第二种三箱范式；

范式四：将行为箱的3个检测箱体的墙板全部采用白色墙板或者透明墙板或者遮挡一半的透明墙板并采用相同布置，并在隔音箱的上方外侧固定设置1盏指示灯，且实验过程中按设定方案转动行为箱的用于检测小鼠分辨空间信息信号能力的三箱范式；

在各范式检测实验过程中，均利用上述工业相机进行全程拍摄监控，利用监控分析后台对工业相机上传的视频进行实验数据分析。

进一步的方案是：上述范式一包括如下具体步骤：

第一天：打开所用的2个检测箱体的箱门，将小鼠放入行为箱内让小鼠自由探索，监控分析后台对工业相机上传的视频进行统计分析，根据小鼠分别在2个检测箱体内的累计探索时间，测定小鼠对两个检测箱体的本底偏好；

第二天：将小鼠放入2个检测箱体中的1个内，并将该检测箱体的箱门关上，让小鼠熟悉该检测箱体12的环境信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆；全天实验时长为45min；实验结束后，通过转盘带动行为箱随机旋转120°或240°以排除空间信息对于小鼠识别环境的影响；

第三天：将小鼠放入2个检测箱体中的另1个内，并将该检测箱体的箱门关上，全天实验时长为45min；在此期间，每间隔8～10min的随机时间，电击总次数为4～5次，给小鼠所在检测箱体的电击板通电，对小鼠发放一次时间为2s电流为0.4mA的电击，使得小鼠产生对该检测箱体内环境的恐惧并将恐惧记忆与该检测箱体的环境信息相匹配；实验结束后，通过转盘带动行为箱随机旋转120°或240°以排除空间信息对于小鼠识别环境的影响；

第四天：打开2个检测箱体的箱门，将小鼠放进行为箱内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，分别累计小鼠在2个检测箱体内的探索时间，测定小鼠在经过条件匹配后的偏好。

进一步的方案是：上述范式一第四天测定小鼠在经过条件匹配后的偏好的具体方法为：用第四天测得的小鼠分别在2个检测箱体内的探索时间减去第一天小鼠分别在对应的检测箱体内的探索时间进行判断，当小鼠对某个检测箱体产生负面情绪关联时，小鼠会减少在该检测箱体内的探索时间。

进一步的方案是：上述范式二包括如下具体步骤：

第一天：打开行为箱的3个检测箱体的箱门，将小鼠放入行为箱内15min让小鼠在行为箱内自由探索，根据小鼠分别在3个检测箱体内的累计探索时间，测定小鼠对3个检测箱体的本底偏好；

第二天：将小鼠放入设有竖条纹墙板的检测箱体内并关闭箱门，让小鼠熟悉该检测箱体的环境和空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆，全天实验时长为45min；

第三天：将小鼠放入设有横条纹墙板的2个检测箱体中的1个内并关闭箱门，让小鼠熟悉该检测箱体的环境和空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆，全天实验时长为45min；

第四天：将小鼠放入设有横条纹墙板的2个检测箱体中的另1个内并关闭箱门，全天实验时长为45min；在此期间，每间隔8～10min的随机时间，电击总次数为4～5次，给小鼠所在检测箱体的电击板通电，对小鼠发放一次时间为2s电流为0.4mA的电击，使得小鼠产生恐惧记忆并将恐惧记忆与该检测箱体的环境和空间信息相匹配；

第五天：打开3个检测箱体的箱门，将小鼠放回行为箱内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，分别累计小鼠在3个检测箱体内的探索时间，测定小鼠在经过条件匹配后对空间和环境信息获取的优先级。

进一步的方案是：上述范式二中，第五天测定小鼠在经过条件匹配后对空间和环境信息获取的优先级的具体方法为：若小鼠表现出对第四天进入的检测箱体的逃避行为且对第三天进入的检测箱体不表现出逃避行为，则判断小鼠的恐惧记忆同时与空间与环境信息进行了匹配，小鼠对空间和环境信息获取的优先级相近；若小鼠对第三天与第四天进入的检测箱体都表现出了逃避行为，则判断小鼠的恐惧记忆优先与检测箱体内的环境信息进行了匹配，小鼠优先获取了检测箱体内的环境信息。

进一步的方案是：上述范式三包括如下具体步骤：

第一天至第四天的方法与上述范式二相同；

第五天：通过转盘带动行为箱旋转120°，打开3个检测箱体的箱门，将小鼠放回行为箱内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，分别累计小鼠在3个检测箱体内的探索时间，测定小鼠在经过条件匹配后对空间和环境信息获取的优先级。

进一步的方案是：上述范式四包括如下具体步骤：

第一天：打开3个检测箱体的箱门，将小鼠放入行为箱1内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，采用如范式一相同的方法，测定小鼠对3个检测箱体的本底偏好；

第二和第三天：每天不重复地将小鼠放入1个检测箱体内，将小鼠所在的检测箱体的箱门关上，全天实验时长为45min；让小鼠熟悉该检测箱体的空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆；每天实验结束后，清理检测箱体确保没有味道留下，并且通过转盘将行为箱随机旋转120°或者240°，以确保三个检测箱体被充分平衡；

第四天：将小鼠放入最后1个检测箱体内并关闭箱门，全天实验时长为45min，在此期间，每间隔8～10min的随机时间，电击总次数为4～5次，给小鼠所在检测箱体的电击板通电，对小鼠发放一次时间为2s电流为0.4mA的电击，使小鼠因足底电击而产生恐惧记忆并将恐惧记忆与该检测箱体的空间信息相匹配；实验结束后，清理检测箱体确保没有味道留下，并通过转盘将行为箱随机旋转120°或者240°；

第五天：打开行为箱的3个检测箱体的箱门，将小鼠放入行为箱1内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，分别累计小鼠在3个检测箱体内的探索时间，测定小鼠对三个检测箱体在经过条件匹配后的偏好。

进一步的方案是：上述隔音箱包括箱体，设于上述箱体外或者箱体内且位于上述行为箱上方使用时用于照明的白光灯以及用于协助上述工业相机拍摄的红外灯；上述白光灯和红外灯均与上述监控分析后台电连接；上述范式一至范式三的检测实验过程中，打开白光灯和红外灯。

进一步的方案还有：上述范式一至范式四中用于使小鼠产生恐惧记忆的电击方式，由在相应天内只在小鼠足底注射一次福尔马林或者只在小鼠腹腔注射一次氯化锂代替。

进一步的方案是：上述小鼠足底注射的福尔马林剂量为10μl，浓度为5%；小鼠腹腔注射的氯化锂剂量为2%小鼠体重，浓度为0.15 M。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其利用一套装置能够对小鼠在负面情绪下空间信息记忆能力、环境记忆能力以及空间信息和环境信息依赖优先级进行有效的实验检测，实验操作简单方便，实验检测结果准确性和可靠性相对较高。（2）本发明的方法所采用的专门配套设计的装置，其通过整体结构特别是行为箱的检测箱体的可更换墙板、转盘、隔音箱以及将行为箱设于转盘上等各自结构及相互配合在内的设计，使得一套该装置能够适用于本发明不同实验目的不同范式的实验检测，能够有效降低实验检测设备成本。

附图说明

图1为本发明所采用的专门设计的配套装置的整体结构示意图；

图2为图1中的行为箱的立体结构示意图；

图3为去掉图2中的顶部连接框后的立体结构示意图；

图4为去掉图3中的墙板后的立体结构示意图；

图5为去掉图4中的电击板和过道板后的结构示意图；

图6为图4中纵梁的结构示意图；

图7为图4中电击板的结构示意图；

图8为图5中连接弯头的结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

行为箱1，底板11，检测箱体12，纵梁12-1，支撑柱12-1-1，安装柱12-1-2，插接槽12-1-3，墙板12-2，箱门12-3，电击板12-4；安装边板12-4-1，导电杆12-1-2，中间过道13，连接弯头13-1，主连接部13-1-1，连接部13-1-2，中心支撑件13-2，顶部连接框14；

隔音箱2，箱体21，隔音层22，悬吊臂23，白光灯24，红外灯25；

转盘3；

动物行为学视频分析系统4，监控分析后台41，工业相机42。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

本实施例的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，依托专门设计的配套装置实施。本实施例中，引起小鼠所接受负面刺激方式以小鼠足底电击所引起的恐惧情绪、足底注射福尔马林的疼痛所引起的厌恶情绪以及腹腔注射氯化锂引起小鼠不适这三种负面情绪为例进行说明。

见图1，配套装置主要由行为箱1、隔音箱2、转盘3以及动物行为学视频分析系统4组成。

参见图2至图8，行为箱1主要由底板11、固定设于底部框架板11上且相互间夹角为120°角分布并且上端开口的3个结构相同的检测箱体12、固定设于3个检测箱体12下部之间且分别与3个检测箱体12相连接的中间过道13以及顶部连接框14组成。

底板11的外周边呈六边形，底板11的6条外周边中有3条长边和3条短边，3条长边和3条短边依次间隔首尾相连，且底板11的6个顶点在同一圆周上。优选地，底板11的6个顶点所在圆的直径为70cm。

每个检测箱体12由4根纵梁12-1、3块墙板12-2、1扇箱门12-3以及1个电击板12-4组成。纵梁12-1的结构参见图6，纵梁12-1由支撑柱12-1-1和安装柱12-1-2一体组成，安装柱12-1-2的上端与支撑柱12-1-1的上端平齐，安装柱12-1-2的下端短于支撑柱12-1-1的下端以便于悬空安装电击板12-4，支撑柱12-1-1和安装柱12-1-2之间设有与墙板12-2插接用的插接槽12-1-3，支撑柱12-1-1的上端设有与顶部连接框14插接用的插孔，安装柱12-1-2上设有安装连接孔（图中未标注），各纵梁12-1均由其支撑柱12-1-1的下端与底板固定连接。每块墙板12-2的两侧各与相应的2根纵梁12-1的插接槽12-1-3配合插接，采用插接的方式目的在于墙板12-2在使用时可根据检测实验的需要方便地进行更换。墙板12-2设有透明墙板、半透明墙板、遮挡一半的透明墙板、白色墙板以及在前述各种墙板内侧上设有横条纹和竖条纹的墙板，横条纹和竖条纹在相应墙板上可采用如采用贴纸等方式设置。不同的墙板12-2根据检测实验范式不同的需要相应选用。箱门12-3在每个检测箱体12与中间过道13相接处利用相应的纵梁12-1各可开合地设置1扇，作为优选方式，箱门12-3采用移门，以便于设置以及使用时的开合。电击板12-4的结构参见图7，电击板12-4由平行设置的2块安装边板12-4-1以及设于2块安装边板12-4-1之间的若干根导电杆12-1-2组成，每块安装边板12-4-1的两侧设有向上突出的连接耳，电击板12-4由其2块安装边板12-4-1上的各连接耳相应与4根纵梁12-1的安装柱12-1-2的下端配合固定连接，从而使得电击板12-4悬空设置于底板11的上方。电击板12-4使用时用于根据实验需要通过对小鼠足底实行短暂电击以给小鼠带来检测箱体12内的环境恐惧/厌恶记忆。作为优选方式，3个检测箱体12为正方形箱体。

中间过道13主要由3个连接弯头13-1、中心支撑件13-2和过道板组成；连接弯头13-1的结构参见图8，连接弯头13-1由整体呈弧形的主连接部13-1-1和呈长条形的连接部13-1-2一体组成，每个连接弯头13-1由其主连接部13-1-1分别与背靠背设于底板内侧的一组相邻的2根纵梁12-2的下部固定连接，参见图5，中心支撑件13-2与每个连接弯头13-1的连接部13-1-2固定连接从而悬空设于底板11的上方。过道板固定设于中心支撑件13-2上且过道板的上端面与各检测箱体12的电击板12-4的上端面平齐。优选地，过道板也采用电击板，以方便在检测实验过程中若小鼠在中间过道13逗留而不进入相应的检测箱体12内时，通过过道板施放短暂电击对小鼠进行驱赶入箱。

顶部连接框14作为优选方式设置，顶部连接框14为整体呈Y形的窄条状板体件，顶部连接框14的下端面上设有与纵梁12-1的支撑柱12-1-1上端的插孔相配合的插接头，顶部连接框14由其下端面上的插接头与设于底板11外周的6根纵梁12-1的支撑柱12-1-1上端的插孔插接。顶部连接框14起着进一步加固各检测箱体12及美观作用。

仍见图1，隔音箱2主要由箱体21、隔音层22、悬吊臂23、白光灯24和红外灯25组成。箱体21为上端开口的方形箱体，箱体21的上侧设有用于置放行为箱1的开口；隔音层22设于箱体21的四周；悬吊臂23作为优先方式设置，悬吊臂23可上下活动以调节位置地设于箱体21内，悬吊臂23的结构及其在箱体21内的设置方式为简单的现有技术，不作详述；白光灯24和红外灯25作为优选方式设置，白光灯24和红外灯25可设于隔音箱2外的上部（图中未显示）或者隔音箱2内；与悬吊臂23相应地，白光灯24和红外灯25各以其发光点朝下方的方式固定设于悬吊臂23上，其中白光灯24用于照明，红外灯25用于配合工业相机拍摄。

转盘3为可旋转的圆盘状结构件，转盘3可采用手动转盘或电动转盘，优选采用电动转盘。转盘3为市购件，其结构不作详述。转盘3设于隔音箱2内，且位于隔音箱2的白光灯24和红外灯25的下方。

行为箱1设于转盘3上，具体地，行为箱1以其底板11的下端面与转盘3的上端面相接的方式设于转盘3上。

动物行为学视频分析系统4为市购件，优选采用上海梵碧智能科技有限公司的Tracking Master V3.0动物行为学视频分析系统。动物行为学视频分析系统4包括监控分析后台41和工业相机42。工业相机42可设于隔音箱2外的上部或都隔音箱2内，优选地，工业相机42固定设于悬吊臂23上且位于行为箱1的正上方，工业相机42用于实验时在红外灯25的配合下拍摄小鼠的运行轨迹并发送给监控分析后台41。监控分析后台41用于本实施例的装置的主控和实验数据的自动分析。具体地，监控分析后台41用于实验时控制各电击板12-4、白光灯24、红外灯25、工业相机42以及当过道板采用电击板、当转盘3采用电动转盘时的电源通断控制，接收并保存工业相机42发送的小鼠在行为箱1内活动的视觉信息并进行事后分析。

前述的各电击板12-4、采用电击板时的过道板、白光灯24、红外灯25、采用电动转盘时的转盘3、工业相机42均与监控分析后台41电连接。动物行为学视频分析系统4的结构和工作原理及与各相关构件间的电连接关系均为现有技术，不作详述。

本实施例的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的装置，其在应用时，可根据检测实验的需要采用不同的范式对小鼠进行检测实验，在每种范式检测实验时，均启动动物行为学视频分析系统4的监控分析后台41和工业相机42，环境需要时打开白光灯24和红外灯25，利用工业相机42进行全程拍摄监控，利用监控分析后台41对工业相机42上传的视频进行实验数据分析。

范式一：仅检测小鼠环境恐惧记忆能力的双箱范式

将行为箱1的3个检测箱体12中的1个检测箱体12的墙板12-3选用设有横条纹的墙板并打开其箱门12-3，另1个检测箱体12的墙板12-3选用设有竖条纹的墙板并打开其箱门12-3，第3个检测箱体12则关闭其箱门12-3不用，从而将行为箱1由三箱变成本检测实验范式的双箱检测实验装置。相比于现有技术中同类的两箱式检测装置，本装置可以通过转盘3带动行为箱1旋转完全排除现有技术的双箱偏好实验中空间信息对实验造成的影响。本范式具体方法步骤如下：

第一天：将小鼠放入行为箱1内，监控分析后台41对工业相机42拍摄的视频进行统计分析，根据小鼠在2个开门的检测箱体12内的累计探索时间，测定小鼠对两个检测箱体12的本底偏好。

第二天：将小鼠放入2个检测箱体12中的1个内，并将该检测箱体12的箱门12-3关上，全天实验时长为45min；让小鼠熟悉该检测箱体12的环境信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆；实验结束后，通过转盘3带动行为箱1随机旋转120°或240°以排除空间信息对于小鼠识别环境的影响。

第三天：将小鼠放入2个检测箱体12中的另1个内，并将该检测箱体12的箱门12-3关上，全天实验时长为45min；在此期间，每间隔8～10min间的随机时间，电击总次数为4～5次，给小鼠所在检测箱体12的电击板12-4通电，对小鼠发放一次时间为2s的电流为0.4mA的电击。在该强度的电击下，小鼠只会因为电击而产生恐惧，而不会感受到疼痛。通过这样的电击程序，使得小鼠产生对该检测箱体12内环境的恐惧，并将恐惧记忆与该检测箱体12的环境信息相匹配；实验结束后，通过转盘3带动行为箱1随机旋转120°或240°以排除空间信息对于小鼠识别环境的影响。

第四天：打开两个检测箱体12的箱门12-3，将小鼠再次放进行为箱1内15min，让小鼠在行为箱1内自由探索，分别累计小鼠在2个检测箱体12内的探索时间，测定小鼠在经过条件匹配后的偏好。具体地，条件匹配后的偏好的评定方法是：用第四天测得的小鼠分别在2个检测箱体12内的探索时间相应减去第一天小鼠分别在2个检测箱体12内的探索时间进行判断，当小鼠对某个检测箱体12产生负面情绪关联时，小鼠会减少在该检测箱体12内的探索时间。

本范式在测试时，完全排除了空间信息的作用，能较好地检测小鼠是否将恐惧记忆与箱体环境匹配，并且对匹配了恐惧记忆的环境信息的检测箱体12表现出回避行为。

范式二：检测小鼠对空间和环境依赖优先级的第一种三箱范式

将行为箱1的3个检测箱体12中的2个检测箱体的墙板12-3选用设有横条纹的墙板，另1个检测箱体12的墙板12-3选用设有竖条纹的墙板，实验过程中不转动行为箱1，本范式具体方法步骤如下：

第一天：打开行为箱1的3个检测箱体12的箱门12-3，将小鼠放入行为箱1内15min，让小鼠在行为箱1内自由探索，采用如范式一相同的方法，测定小鼠对3个检测箱体12的本底偏好；

第二天：将小鼠放入设有竖条纹墙板的检测箱体12内，并将该检测箱体12的箱门12-3关上，全天实验时长为45min；让小鼠熟悉该检测箱体12的环境和空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆。

第三天：将小鼠放入2个设有横条纹墙板的检测箱体12中的1个内，并将该检测箱体12的箱门12-3关上，全天实验时长为45min；让小鼠熟悉该检测箱体12的环境和空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆。

第四天：将小鼠放入2个设有横条纹墙板的检测箱体12中的另1个内，并将该检测箱体12的箱门12-3关上，全天实验时长为45min；采用如范式一相同的方法对小鼠进行电击，使得小鼠产生恐惧记忆并将恐惧记忆与该检测箱体12的环境和空间信息相匹配。

第五天：打开各检测箱体12的箱门12-3，将小鼠再次放回行为箱1内15min，采用如范式一相同的方法，测定小鼠在经过条件匹配后对空间和环境信息获取的优先级。

本范式可测试小鼠在同时接收到空间和环境信息时，对空间和环境信息获取的优先级。具体地，范式可参考的实验结果与相应解释如下：若小鼠表现出对第四天进入的检测箱体12的逃避行为且对第三天进入的检测箱体12不表现出逃避行为，则说明小鼠的恐惧记忆同时与空间与环境信息进行了匹配，也就是说小鼠对空间和环境信息获取的优先级相近；若小鼠对第三天与第四天进入的检测箱体12都表现出了逃避行为，则说明小鼠的恐惧记忆优先与检测箱体12内的环境信息进行了匹配，也即小鼠优先获取了箱体12内的环境信息。

范式三：检测小鼠对空间和环境依赖优先级的第二种三箱范式

将行为箱1的3个检测箱体12中的2个检测箱体12的墙板12-3选用设有横条纹的墙板，另1个检测箱体12的墙板12-3选用设有竖条纹的墙板。本范式具体方法步骤如下：

本范式第一天至第四天的检测实验方法和内容与前述的范式二相同，不同之处在于：

第五天：利用转盘3将行为箱1转动120°，打开3个检测箱体12的箱门12-3，将小鼠再次放回行为箱1内15min，让小鼠在行为箱1内自由探索，采用如范式一相同的方法，测定小鼠在经过条件匹配后对空间和环境信息获取的优先级。

本范式是对前述范式二的进一步改进，范式二中没有转动行为箱1，所以对小鼠来说每个检测箱体12的环境和空间信息是固定不变的，小鼠在选择的时候可能会匹配空间+环境的恐惧记忆，但仍然存在小鼠只匹配环境恐惧记忆的可能性，而范式三中通过转动行为箱1，对小鼠而言每个检测箱体12的环境和空间信息都发生了改变，小鼠在选择的时候只能匹配空间+环境的恐惧记忆，因此相对于范式二，范式三进一步增加了实验的可靠性。

范式四：检测小鼠分辨空间信息信号能力的三箱范式

将行为箱1的3个检测箱体12的墙板12-3全部采用白色墙板或者透明墙板或者遮挡一半的透明墙板并采用相同布置，使小鼠没有近处的环境信息可以依赖，迫使小鼠只能依赖空间信息；本范式中，前述的装置中的白光灯24则不开启，另在隔音箱2的上方外侧固定设置1盏用于作为小鼠分辨空间信息信号的指示灯，本范式具体方法步骤如下：

第一天：打开3个检测箱体12的箱门12-3，将小鼠放入行为箱1内15min，让小鼠在行为箱1内自由探索，采用如范式一相同的方法，测定小鼠对3个检测箱体12的本底偏好。

第二和第三天：每天不重复地将小鼠放入3个检测箱体12中的1个检测箱体12内，将小鼠所在的检测箱体12的箱门12-3关上，全天实验时长为45min；让小鼠熟悉该检测箱体12的空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆；每天实验结束后，清理检测箱体12确保没有味道留下，并且通过转盘3将行为箱1旋转120°或者240°，以确保三个检测箱体12被充分平衡。

第四天：将小鼠放入3个检测箱体12中最后1个检测箱体12内，将小鼠所在的检测箱体12的箱门12-3关上，全天实验时长为45min；采用如范式一相同的方法对小鼠进行电击，使得小鼠因足底电击而产生恐惧记忆并将恐惧记忆与该检测箱体12的空间信息相匹配；实验结束后，清理检测箱体12确保没有味道留下，并且通过转盘3将行为箱1旋转120°或者240°，以确保三个检测箱体12被充分平衡。

第五天：打开行为箱1的三个检测箱体的箱门14，将小鼠放入行为箱1内15min，让小鼠在行为箱1内自由探索，采用如范式一相同的方法，测定小鼠对三个检测箱体12在经过条件匹配后的偏好。

本范式在测试时，完全排除了环境信息的作用，能较好地检测小鼠是否将恐惧记忆与箱体空间信息匹配，并且对匹配了恐惧记忆的空间信息的检测箱体12表现出逃避行为。

前述各检测实验范式中，在某天内用于使小鼠产生恐惧记忆的电击方式，可改由在相应某天内只在小鼠足底注射一次剂量为10μl浓度为5%的福尔马林产生的疼痛带来的厌恶代替。经测定，如此注射福尔马林，将引起小鼠约45min的急性疼痛与炎症疼痛，但影响将会在6小时后几乎完全消除。

前述各检测实验范式中，在某天内用于使小鼠产生恐惧记忆的电击方式，可改由在相应某天内只在小鼠腹腔注射一次2%小鼠体重，浓度为0.15 M氯化锂带来的不适代替。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：采用配套装置实施，所述配套装置包括含有监控分析后台和与所述监控分析后台电连接的工业相机的动物行为学视频分析系统，隔音箱，设于所述隔音箱内且可旋转的转盘，设于所述转盘上的行为箱；所述行为箱包括底板，固定设于底板上且相互间夹角为120°并且上端开口的三个检测箱体，以及固定设于三个检测箱体下部之间的中间过道；所述工业相机设于隔音箱内或者隔音箱外且位于行为箱的上方；所述检测箱体包括3块可更换的墙板、1扇箱门和1块设于检测箱体底部且与所述监控分析后台电连接的电击板；所述方法包括：

范式一：将所述行为箱的3个检测箱体中的1个检测箱体的墙板采用设有横条纹的墙板、另1个检测箱体的墙板采用设有竖条纹的墙板、第3个检测箱体则关门不用且实验过程中按设定方案转动行为箱的仅检测小鼠环境恐惧记忆能力的双箱范式；

范式二：将所述行为箱的3个检测箱体中的2个检测箱体的墙板采用设有横条纹的墙板，第3个检测箱体的墙板采用设有竖条纹的墙板且实验过程中不转动行为箱的用于检测小鼠对空间和环境依赖优先级的第一种三箱范式；

范式三：将所述行为箱的3个检测箱体中的2个检测箱体的墙板采用设有横条纹的墙板，第3个检测箱体的墙板采用设有竖条纹的墙板且实验过程中按设定方案转动行为箱的用于检测小鼠对空间和环境依赖优先级的第二种三箱范式；

范式四：将行为箱的3个检测箱体的墙板全部采用白色墙板或者透明墙板或者遮挡一半的透明墙板并采用相同布置，并在隔音箱的上方外侧固定设置1盏指示灯，且实验过程中按设定方案转动行为箱的用于检测小鼠分辨空间信息信号能力的三箱范式；

在各范式检测实验过程中，均利用所述工业相机进行全程拍摄监控，利用监控分析后台对工业相机上传的视频进行实验数据分析。

2.根据权利要求1所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：所述范式一包括如下具体步骤：

第一天：打开所用的2个检测箱体的箱门，将小鼠放入行为箱内让小鼠自由探索，监控分析后台对工业相机上传的视频进行统计分析，根据小鼠分别在2个检测箱体内的累计探索时间，测定小鼠对两个检测箱体的本底偏好；

第二天：将小鼠放入2个检测箱体中的1个内，并将该检测箱体的箱门关上，让小鼠熟悉该检测箱体12的环境信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆；全天实验时长为45min；实验结束后，通过转盘带动行为箱随机旋转120°或240°以排除空间信息对于小鼠识别环境的影响；

第三天：将小鼠放入2个检测箱体中的另1个内，并将该检测箱体的箱门关上，全天实验时长为45min；在此期间，每间隔8～10min的随机时间，电击总次数为4～5次，给小鼠所在检测箱体的电击板通电，对小鼠发放一次时间为2s电流为0.4mA的电击，使得小鼠产生对该检测箱体内环境的恐惧并将恐惧记忆与该检测箱体的环境信息相匹配；实验结束后，通过转盘带动行为箱随机旋转120°或240°以排除空间信息对于小鼠识别环境的影响；

第四天：打开2个检测箱体的箱门，将小鼠放进行为箱内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，分别累计小鼠在2个检测箱体内的探索时间，测定小鼠在经过条件匹配后的偏好。

3.根据权利要求2所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：所述范式一第四天测定小鼠在经过条件匹配后的偏好的具体方法为：用第四天测得的小鼠分别在2个检测箱体内的探索时间减去第一天小鼠分别在对应的检测箱体内的探索时间进行判断，当小鼠对某个检测箱体产生负面情绪关联时，小鼠会减少在该检测箱体内的探索时间。

4.根据权利要求1所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：所述范式二包括如下具体步骤：

第一天：打开行为箱的3个检测箱体的箱门，将小鼠放入行为箱内15min让小鼠在行为箱内自由探索，根据小鼠分别在3个检测箱体内的累计探索时间，测定小鼠对3个检测箱体的本底偏好；

第二天：将小鼠放入设有竖条纹墙板的检测箱体内并关闭箱门，让小鼠熟悉该检测箱体的环境和空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆，全天实验时长为45min；

第三天：将小鼠放入设有横条纹墙板的2个检测箱体中的1个内并关闭箱门，让小鼠熟悉该检测箱体的环境和空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆，全天实验时长为45min；

第四天：将小鼠放入设有横条纹墙板的2个检测箱体中的另1个内并关闭箱门，全天实验时长为45min；在此期间，每间隔8～10min的随机时间，电击总次数为4～5次，给小鼠所在检测箱体的电击板通电，对小鼠发放一次时间为2s电流为0.4mA的电击，使得小鼠产生恐惧记忆并将恐惧记忆与该检测箱体的环境和空间信息相匹配；

第五天：打开3个检测箱体的箱门，将小鼠放回行为箱内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，分别累计小鼠在3个检测箱体内的探索时间，测定小鼠在经过条件匹配后对空间和环境信息获取的优先级。

5.根据权利要求4所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：所述范式二中，第五天测定小鼠在经过条件匹配后对空间和环境信息获取的优先级的具体方法为：若小鼠表现出对第四天进入的检测箱体的逃避行为且对第三天进入的检测箱体不表现出逃避行为，则判断小鼠的恐惧记忆同时与空间与环境信息进行了匹配，小鼠对空间和环境信息获取的优先级相近；若小鼠对第三天与第四天进入的检测箱体都表现出了逃避行为，则判断小鼠的恐惧记忆优先与检测箱体内的环境信息进行了匹配，小鼠优先获取了检测箱体内的环境信息。

6.根据权利要求4所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：所述范式三包括如下具体步骤：

第一天至第四天的方法与所述范式二相同；

第五天：通过转盘带动行为箱旋转120°，打开3个检测箱体的箱门，将小鼠放回行为箱内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，分别累计小鼠在3个检测箱体内的探索时间，测定小鼠在经过条件匹配后对空间和环境信息获取的优先级。

7.根据权利要求1所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：所述范式四包括如下具体步骤：

第一天：打开3个检测箱体的箱门，将小鼠放入行为箱1内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，采用如范式一相同的方法，测定小鼠对3个检测箱体的本底偏好；

第二和第三天：每天不重复地将小鼠放入1个检测箱体内，将小鼠所在的检测箱体的箱门关上，全天实验时长为45min；让小鼠熟悉该检测箱体的空间信息，但不对小鼠匹配恐惧记忆；每天实验结束后，清理检测箱体使得没有味道留下，并且通过转盘将行为箱随机旋转120°或者240°，以使三个检测箱体被充分平衡；

第四天：将小鼠放入最后1个检测箱体内并关闭箱门，全天实验时长为45min，在此期间，每间隔8～10min的随机时间，电击总次数为4～5次，给小鼠所在检测箱体的电击板通电，对小鼠发放一次时间为2s电流为0.4mA的电击，使小鼠因足底电击而产生恐惧记忆并将恐惧记忆与该检测箱体的空间信息相匹配；实验结束后，清理检测箱体以使没有味道留下，并通过转盘将行为箱随机旋转120°或者240°；

第五天：打开行为箱的3个检测箱体的箱门，将小鼠放入行为箱1内15min，让小鼠在行为箱内自由探索，分别累计小鼠在3个检测箱体内的探索时间，测定小鼠对三个检测箱体在经过条件匹配后的偏好。

8.根据权利要求1所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：所述隔音箱包括箱体，设于所述箱体外或者箱体内且位于所述行为箱上方使用时用于照明的白光灯以及用于协助所述工业相机拍摄的红外灯；所述白光灯和红外灯均与所述监控分析后台电连接；所述范式一至范式三的检测实验过程中，打开白光灯和红外灯。

9.根据权利要求2～8任一所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：所述范式一至范式四中用于使小鼠产生恐惧记忆的电击方式，由在相应天内只在小鼠足底注射一次福尔马林，或者只在小鼠腹腔注射一次氯化锂代替。

10.根据权利要求9所述的检测小鼠负面情绪下空间和环境记忆能力的方法，其特征在于：小鼠足底注射的福尔马林剂量为10μl，浓度为5%；小鼠腹腔注射的氯化锂剂量为2%小鼠体重，浓度为0.15 M。

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