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声音惊吓和前脉冲抑制 (PPI)实验
点击次数:430 发布时间:2022-06-09

实验介绍

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动物模型是研究神经精神疾病的重要工具。然而,研究实验室啮齿动物的研究人员面临的一个主要挑战是试图重现复杂人类疾病(如精神分裂症)的“核心"症状。然而,尽管存在这一挑战,但仍然可以使用旨在复制某些疾病“内表型"的动物模型。一个例子是惊吓反射的前脉冲抑制 (PPI)。


PPI 是惊吓可塑性的一种形式,其特征是当强烈的惊吓刺激(或脉冲)之前出现较弱的预刺激(或预脉冲)时,惊吓幅度的正常降低。PPI 范式通常用于评估感觉运动门控,并且已在包括人类和啮齿动物在内的许多物种中进行了描述。在患有精神分裂症和其他神经精神疾病的受试者以及已建立的这些疾病的动物模型中观察到 PPI 缺陷。因此,PPI 范式主要用于探索在这些疾病中发现的感觉运动门控表型背后的遗传和神经生物学机制。因此,有必要建立可靠和可重复的协议来研究小鼠的 PPI。



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实验设备

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实验装置外部是一个隔音箱,用于防止外部噪音或振动干扰实验。在这个室内,记录惊吓反应的称重传感器平台与校准称重传感器平台的传感器和放大器相连。一个动物支架放在称重传感器平台上。声音发生器和适当的软件调节来自放大器的脉冲。


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前脉冲抑制 (PPI)实验系统,上海欣软


每个实验装置都由一个外部照明和通风的腔室组成,用于防止外部噪音或振动干扰实验。在室内,由有机玻璃圆柱体组成的稳定器固定在平台上。安装在圆柱体下方的压电加速度计转换动物运动,然后由计算机和接口组件进行数字化、校正和记录。扬声器根据所需的设置产生惊人的声学刺激。



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实验步骤

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  1. 将老鼠(如果可能的话放在架子上)运送到测试房间,并在前厅中不受干扰地至少 30 分钟。开始实验前注意不要刺激老鼠。不要在实验当天更换笼子。

  2. 测试以 5 分钟的适应期开始(仅打开背景噪音)。此外,还可以选择适应惊跳脉冲,其中 110-120 dB/40-60ms 的白噪声单独呈现 5 次。这些将被排除在统计分析之外。

  3. 然后通过不同试验类型的演示继续进行,每个试验应以伪随机顺序呈现 6-10 次,试验间间隔 (ITI) 在 20 和 30 秒之间随机变化(或 10 和 20)。

试验是:

  • 白噪声刺激持续时间为 20 ms 的不同预脉冲试验单独呈现(PP1、PP2、PP3 或 PP4 dB;应使用至少 3 个不同的预脉冲)或在脉冲之前 50-120 ms( PP1 + 脉冲、PP2 + 脉冲、PP3 + 脉冲或 PP4 + 脉冲)来导出预脉冲抑制响应。预脉冲的强度应保持在本身不会引起明显惊吓反应的背景噪声(BN)之上,比 BN 高约 2-20dB(例如,PP1=BN+5dB,PP2=BN+ 10, PP3=BN+15 和 PP4=BN+20)

  • 单独呈现 110-120 dB/40-60 ms 白噪声的惊跳脉冲试验

  • 无刺激 (NOSTIM) 试验,其中仅提供背景噪音来测量动物在室内的基线运动

  • BN 组会根据所使用的设备而有所不同(根据环境的噪音,一般在 65-70dB 左右)

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4. 在惊吓开始后的65-100 ms,即惊吓过程中的40-60 ms加上惊吓结束后的25-40 ms,每毫秒记录一次惊吓反应;NOSTIM 的上一个 ITI 结束后 65-100 毫秒(见图 1)。

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声惊吓和预脉冲抑制测试的不同类型的试验

5.确保所有设备正常运行

6.将每只老鼠放在声音衰减声学室内的称重传感器平台上,并关闭门。

7.根据上述实验设计运行实验会话。

8.在实验结束时取出每只老鼠并记录其重量,然后再将其放回相关的家庭笼子。

9.在装载另一个测试队列之前,擦拭干净的动物支架并留出时间晾干。

10.在实验结束时,保存数据以详细分析声惊吓和声预脉冲抑制响应。



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数据采集

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最大峰值振幅用于确定声音惊吓响应。基础惊吓反应 S 和 PP-S 分别计算为对单独呈现的脉冲的平均响应和对组合预脉冲脉冲的平均响应。预脉冲抑制量 (PPI) 计算为每种声学预脉冲试验类型的百分比分数:% PPI= 100 x (S – PPi_S)/S。PPI 的全局水平也计算为不同预脉冲响应的平均 %PPI:100 x [S?(PP1_S + PP2_S + PP3_S + PP4_S)/4]/S。

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注意事项

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  1. 在适应和测试期间,收容室的照明和噪音水平应与住房套房相当,以尽量减少它们对行为结果的影响。

  2. 最大电压变化将用作记录间隔内的惊吓反应。背景噪音在整个实验过程中都存在,因此在预脉冲和惊吓之间。

  3. 实验方案的所有测试都在早上(从上午 9 点到下午 2 点)进行。

  4. 性别:雄性和雌性小鼠都被用于惊吓反应和 PPI 的协议中。如果在同一实验日使用,测试室的清洁过程必须一丝不苟,以免影响行为结果。

  5. 年龄:年龄是衡量听觉惊吓和 PPI 的重要变量。已经报道了包括 C57BL/6 在内的许多近交系菌株与年龄相关的听力损失,它可以改变惊吓反应性和 PPI 水平。此外,研究表明,与成年动物相比,早期青春期小鼠的惊吓反应和 PPI 会有所改变。

  6. 实验日期信息,即进行测量的日期,是一个重要的参数,需要在 Experiment文件中记录。

  7. 声音和运动传感器的校准对于获得有效的测试结果很重要,因此必须定期校准,例如至少每月校准一次。


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