脑声常谈：动物行为实验手册 | 穿梭实验测试方法及注意事项

原理

穿梭（Shuttle Box）实验是指如果动物在规定时间内对某一特定信号（如灯光、声音）不发生反应，则给予惩罚性刺激（常用足底电刺激or吹气刺激），使得动物穿梭至对侧安全区（被动条件反射），在一定时间内反复训练后形成的特定信号与惩罚性刺激结合起来的条件反射-主动逃避反应（主动条件反射）。主动条件反射形成后，可进行信号消退测试。穿梭测试是一种高级、复杂的联想式程序性记忆的获得与巩固过程。

实验仪器

穿梭箱 shuttle box

上海欣软穿梭箱提供了一个理想的环境进行条件反射研究 (主动和被动逃避测试)，广泛应用于学习、记忆、恐惧和情绪的研究。

SuperApas穿梭实验分析软件

SuperAPAS是一款基于视频图像识别处理的动物主被动回避行为检测系统，采用上海欣软公司自主研发的帧对帧算法（Fream to Fream）实时判断实验过程的主动回避以及被动回避行为。该系统完全可以替代我们的实验员，降低了早先人眼观测记录的误差。

实验方法

适应期

实验开始前3-7天，每只动物每天抓取、轻抚动物5min，让其适应被实验人员抓取，避免实验过程中因实验人员抓取而造成动物处于应激状态，造成实验结果不可靠问题。

条件性回避反应学习

① 时间

共两天，第一天仅造模（给与光刺激随后给与足底电刺激），数据不统计；第二天造模，并且统计穿梭次数。

② 电刺激参数

刺激强度

• 大鼠：电流：0.65-1.8mA（推荐0.8mA），或，电压65-70V
• 小鼠：电流：0.15-0.6mA（推荐0.25mA），或，电压30-36V
• 刺激频率：5-15Hz电流

③ 方法

• 将动物放入箱体任意一侧，关闭箱体中间门板，使其在箱体内适应测试环境5min。随后开始造模。
• 条件刺激（灯or声音，此时穿梭门打开，便于躲避足底电刺激）3-5s，随后给予非条件性刺激（足底电刺激）15-30s。若超时动物未穿越或者动物已穿越，中间门关闭。
• 随后给予动物5-10s休息时间，再重复上一个实验过程60次，实验结束。

数据采集分析

① 主动回避次数，主动回避潜伏期，被动回避次数（被电击后回避），总实验时间。

• 主动回避次数越多，说明动物记忆能力越好。
• 主动回避潜伏期越短，说明动物记忆能力越好。
• 被动回避次数+主动回避次数总和越接近实验总次数，说明电击对动物影响越大，实验数据可信度越高；反之则说明动物可能有抑郁倾向，或电刺激对动物的影响程度太小，需剔除数据。
• 总实验时间越短说明动物记忆越好，仅做参考。

② 采用单因素方差分析（oneway-ANOVA），当多组间有差异时，两两比较采用Fisher's LSD post hoc多种比较方法。③ P<0.05认为具有统计学显著性差异。

注意事项

• 选择体重均匀动物进行实验，通常大鼠实验时体重需<300g，确保体重不影响电击效果。
• 不同品系动物本身会有区别，常规推荐使用C57BL/6J小鼠和SD大鼠。
• 实验前后注意清理点击栅栏动物排泄物。排泄物会影响通电性及损坏电发生器。
• 环境清理，通过酒精擦拭、晾干尽可能去除上一只动物气味，仪器设备需具备通风系统。