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学习记忆

习得性无助(Learned Helplessness, LH)

习得性无助(Learned Helplessness, LH)实验是心理学和神经科学中用于模拟抑郁症核心症状(尤其是动机缺失、认知消极和行为被动)的经典动物模型。该范式通过让动物反复经历不可逃避、不可控制的厌恶刺激(通常是足底电击),使其“学会”自己的行为无法改变处境,进而在新情境中表现出逃避/学习能力缺陷。

核心理论:不可控性创伤的认知后果

PROTOCOL

实验装置

设备包括一个隔音箱,用于隔绝外部环境干扰。内含一个穿梭实验箱(核心装置)以及电击发生器。

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穿梭实验箱组成:

— 箱体:均分为两个大小相等的腔室

— 地板:平行不锈钢栅栏,两腔室地板独立通电

— 闸门系统:箱体中部,电驱自动升降

— 电击发生器:0-4mA

— 条件刺激:声音(100-20000Hz,1-100db)、灯光(1-100lux)

— 行为监测:可配置红外传感器阵列或使用顶部摄像头及分析软件进行视频追踪

实验前准备

实验动物:按照国家实验动物质量标准的规定选择小鼠。

动物分组:

不可控电击实验组——接收不可逃避的电击

主动控制组——与实验组接受相同强度/频率的电击,但可以通过特定行为(如压杆、跑到安全区)主动终止电击

对照组——放入相同的电击箱中同等时长,但是不通电

在实验前24h将实验动物带至实验室,以减少从饲养区运输到测试室过程中所产生的即时应激反应

诱导期(2—3天)

诱导期需对实验组进行不可避免的电击程序训练。

选择每一天的一个相对狭窄的时间段内实验,如上午9:00-12:00。三只动物一组进行测试。

将三只动物分别放入独立的穿梭箱中,每个穿梭箱都置于一个隔音室里。将第一个和第二个穿梭箱与一个共同的电击发生器连接起来。

对于主动控制组:让小鼠进行60次电击逃避实验,每次实验之间间隔60秒。在每次实验中,先呈现足部电击,但在电击开始的最初1.5秒内保持分隔隔板60秒,从而延迟逃避反应。然后由电驱自动打开隔板,允许小鼠进入安全的相邻隔室。当小鼠进入相邻隔室时终止电击并关闭隔板。如果未能在30秒内完成逃避,则自动终止试验。

对于不可控电击组:调整设备设置,使得所在隔离箱中施加的电击会在第一只动物成功逃脱时或在30秒后自动停止。

对于无电击组:将小鼠留在隔离箱内相同时间,不进行任何电击处理。

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另有电击方案:

1)连续两天的 360 次随机足部电击 (0.150 mA,1-3 s,间隔 1-15 s)

2)一次 40 分钟的疗程(0.8 mA,总电击持续时间为 20 分钟,间隔 5-15 秒)

恢复期

将小鼠放回饲养笼中,休息24h作为实验动物的恢复期,以在测试期检测“习得”的持久性。期间用70%的酒精彻底清洁实验设备。

测试期

目的:评估诱导期是否导致动物在新情境中(即使可逃避)出现学习障碍和被动行为。

测试流程:

先给予提示信号(CS),声音或灯光提示,持续5~10秒,如果被试者成功逃到安全区域,则记录回避一次及回避潜伏期;如果未成功逃脱,则同时给予提示信号和电击(US+CS),持续30秒,再次观察被试者是否在规定时间内成功逃脱。电击强度为150微安,60赫兹。

通常进行20-50个轮次,轮次之间给予30-60秒的休息间隔。

指标参数

逃避失败率/次数:在电击期间未能成功逃到安全区的次数(核心指标,反映无助程度)。

逃避潜伏期:从电击开始到成功逃避的时间(反映反应迟滞)。

回避率/次数:在CS期间(电击前)成功逃到安全区的次数(反映主动学习能力)。

回避潜伏期:从CS开始到成功回避的时间。

运动活性:穿梭次数、总运动距离(排除运动能力损伤影响)。

僵直时间:动物在电击期间完全不动的时间(反映行为绝望)。

示例数据

失败次数 (A) 和逃逸延迟 (B 和 C) 是执行学习性无助模型时的典型结果。数据可以显示为组平均值(A 和 B),也可以按延迟/故障数 (C) 的间隔对每组进行排序。此外,图表还可以显示不同测试日 (B) 的响应变化。下图显示了两个样本组 - 一个对照组和一个受到不可避免应力 (IS) 的组。A 和 B 中的结果是平均值±平均值的标准误:


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伦理与注意事项

1、最小化痛苦:

电击强度严格控制在可诱导行为变化但不导致组织损伤的范围。

2、设置最大电击时长(如单次不超过60秒)。

密切监控动物状态,出现严重应激(如癫痫、自残)立即终止。

3、实验后护理:

提供软垫饲养笼、补充营养、社交环境。

严重抑郁样动物需人道终点或干预治疗。

伦理审批:所有操作需经动物伦理委员会批准(符合ARRIVE指南)。

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