应用肌电信号记录经典家兔眨眼条件反射-第三军医大学学报.docVIP

清醒无制动豚鼠经典眨眼条件反射的建立及其习得规律研究 李蕊1，刘宏亮1，隋建峰2，范郑丽2，黄率帅2 ，万子兵3， 赵红梅3 ( 第三军医大学：1西南医院康复理疗科；2基础部生理教研室；3 基础部教学实验中心； 重庆 400038) 摘 要：目的 在清醒无制动豚鼠上建立经典眨眼条件反射（conditioned reflex，CR）并分析其习得规律。 方法 采用金属电极埋植技术及简易“随动”气流给气刺激装置，以声音作为条件刺激(conditioned stimulus， CS)，气流作为非条件刺激(unconditioned stimulus， US)，以眼肌电判断其眨眼行为，在清醒无制动的豚鼠上进行经典眨眼条件反射的训练。 结果 可顺利于豚鼠的眶上采集并记录到眨眼肌电信号，并且成功建立经典眨眼条件反射，其第4天，第7天，第10天的CR习得率分别可达31%、61.33%、82.67%，第15天，第20天的CR保持率可达到81.33%和82.33%。 结论 应用眼肌电记录及“随动”给气刺激装置对清醒无制动豚鼠进行眨眼行为训练，操作简单，方便可行，方法可靠，成功率高，可用于研究体型较大，不易固定，合作性较差的实验动物进行清醒无制动状态下的眨眼行为研究。 主题词 眨眼条件反射；豚鼠；眼肌电；习得率 0 引言 长期以来，经典的眨眼条件反射（classical eyeblink conditioning）一直被广泛地用于联合型学习的神经生物学机制研究[1-3]。该反射基本训练过程是：条件刺激（CS），如声音信号或光信号，与非条件刺激（US），如向角膜吹气或电刺激反复配对呈现，训练动物学会对条件刺激产生行为条件反应（CR）[4]。为方便刺激和记录，传统的训练方法要求对动物头部甚至全身制动，在体型较大且清醒的动物身上不易实现。本实验运用眼肌电记录及“随动”气流给气刺激装置，成功在清醒无制动的豚鼠上建立经典眨眼条件反射，并分析了其习得及保持规律。 材料与方法 1.1 实验动物 实验选用健康豚鼠12只，雌雄不限，体重600~700g（由第三军医大学实验动物中心提供），听力良好，无明显外耳道疾病，随机分为正常组（无配对）和配对组。动物单笼饲养，自由进水、进食，饲养环境保持干燥通风，自然光照。 1.2 方法 1.2.1参考电极的埋植：用速眠新0.2 ~ 0.4 ml/kg 肌注对豚鼠进行全身麻醉，头部固定于脑立体定位仪上，常规备皮消毒，于头颅正中平坦处沿颅骨中线切开皮肤和皮下组织，长度约1cm, 暴露左侧颅骨。以牙科钻钻深度约1mm，直径约2mm的小孔（坐标：前囟后1.5cm，旁开3mm）。用已消毒去除尖端的不锈钢螺钉 （直径：2mm，螺距：500um，重量：0.3g）旋入孔内，并用牙科水泥加固螺钉与颅骨的接触面，以防螺钉脱落，用无绝缘层的电极丝缠绕于螺帽前端作为参考电极的延长。此螺钉除可以作为参考电极和金属记录电极的固定支点外，还可以作为给气支架的固定点。 1.2.2记录电极的埋植：将直径为20um的两根绝缘金属电极，穿入6号金属针头并经头部切口处进针引至左侧眶上皮下，用针头刺破皮肤，将电极引出，退出金属针头。将引出的电极末端剥掉长约1mm外部绝缘层，用显微镊将其弯曲成钩状，后由金属针头刺破处拉回，钩挂于皮下，以确保金属电极在训练过程中不会因豚鼠的一般活动而位置发生改变。电极另一端缠绕于头部螺钉，并用502胶水粘固以防滑脱，尾部剥掉约1cm外部绝缘漆后缠绕于去除尖端的6号金属针头上，作为记录系统的连接端。术后给与必要的抗感染措施。恢复5~7天，全身和眨眼情况恢复良好的豚鼠进行行为训练。 1.2.3 US及“随动”气流给气刺激装置：刺激气流由医用纯氧瓶提供高压纯氧，经减压阀调整至所需气压后输出至视听分辨行为自动训练系统[5]，由该装置按照实验要求控制气流输出时间点及输出时程，最后气流管道经自制简易头部“随动”装置达到角膜前方。自制简易“随动”装置是由一可随意弯曲的金属丝和固定夹焊接组成，实验时只需将固定夹接于头部固定螺钉上，金属丝弯曲成一定弧度至角膜前方，将给气软管固定于金属丝上，沿金属丝走行直达角膜前方约5mm处。 1.3 训练 行为训练在屏蔽柜内进行,训练周期包括适应期（2天）和训练期（10天）。豚鼠于清醒状态被置于屏蔽柜中，安装“随动”给气刺激装置及连接信号采集记录线至记录系统，每天适应约30分钟，此期间不给与任何刺激。适应期结束后次日开始训练，连续进行10天。训练豚鼠状态同适应期。条件条件刺激（CS）：采用自编持续时间=350ms,声压强度=80db，升降时间=5ms的正弦波纯音，CS之间间隔在15~30ms之间随机变化；非条件刺激(US):持续时间=200ms，延搁时间=150ms，气流强度=3psi的纯氧气流。 两组动物每