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小鼠跳台实验(Step-through Passive Avoidance Test)是一种经典的被动回避学习记忆行为学范式,该范式由单次试验抑制性回避任务延伸而来。主要用于评估啮齿类动物的恐惧相关学习与长期记忆能力,尤其适用于研究海马和杏仁核依赖的记忆过程。

与早期范式类似,跳台回避任务也用于评估动物的厌恶性记忆。当动物首次遭遇厌恶刺激(如电击)时,会将该情境信息整合为恐惧记忆;在后续测试中,即使不再施加电击,动物仍会因记忆而回避危险区域。回避潜伏期越长,表明记忆保持越好。因此,这一简单任务为学习与记忆能力提供了清晰、可量化的评估指标。

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Fig1 相小鼠跳台实验关装置,上海欣软

实验装置

跳台箱:通常由两个相通的隔室组成:

明室(亮区):透明或白色,顶部有光源,小鼠偏好停留。

暗室(暗区):黑色不透光,底部为可通电的不锈钢栅栏地板。

自动记录系统:记录潜伏期(latency)、进入次数等。

实验步骤

1. 适应期(Day 0)

将小鼠轻柔放入明室,自由探索整个装置5–10分钟,消除新奇环境引起的应激。

2. 训练期(Acquisition / Training)

将小鼠背对暗室入口放入明室。

当小鼠主动走入暗室(四足均进入),立即给予足底电击(典型参数:0.3–0.5 mA,持续2秒)。

电击后立即将小鼠移出,放回饲养笼。

记录指标:从放入明室到进入暗室的潜伏期(训练潜伏期),反映学习能力。

若小鼠在设定时间内(如300秒)未进入暗室,可轻推其尾部引导进入并施加电击,但需记录为“最大潜伏期”。

3. 测试期(Retention / Recall)

在训练后24小时(评估短期/长期记忆)或更长时间(如7天)进行测试。

将小鼠再次放入明室,不再给予电击。

观察并记录进入暗室的潜伏期(测试潜伏期),最长观察时间通常为300–500秒。

记忆保留良好的表现:测试潜伏期显著长于训练潜伏期(即小鼠“记住”暗室危险,回避进入)。

关键注意事项

环境控制:保持安静、光线一致,避免气味干扰(每次实验后清洁装置)。

电击强度预实验:需根据品系调整(如C57BL/6较耐受,BALB/c较敏感)。

昼夜节律:实验应在小鼠活跃期(夜间)进行或固定在白天同一时段。

对照组设置:假电击组(仅放入暗室无电击)用于排除非特异性回避。

动物筛选:体重均匀,排除视力或运动障碍个体。

数据分析

跳台潜伏期(step-down latency)和逃避潜伏期(escape latency)是评估恐惧学习与记忆的优良指标。

记忆受损(如药物处理、基因敲除):测试潜伏期显著缩短,接近训练水平。

焦虑或运动障碍干扰:需结合其他行为实验(如旷场、高架十字迷宫)排除非认知因素。

该实验广泛应用于抗痴呆药效评价、神经保护机制及记忆障碍模型(如阿尔茨海默病小鼠)的研究。

总结

跳台回避任务是一种用于评估厌恶性记忆与学习的简单行为范式。跳台回避装置操作简便。其带电金属地板可灵活调节电击的电压和持续时间。该任务无需额外刺激或线索;但也可通过使用不同图案的亚克力背景板,将其改造用于研究情境学习。此外,该任务可与其他行为学实验结合以探究记忆与学习的不同方面。该范式还有助于研究药物或其他物质对动物厌恶学习和记忆的影响,也适用于神经退行性疾病及其他神经系统疾病的相关研究。过度训练或频繁抓握可能导致偏差。若电击的电压或持续时间超出合理范围,不仅可能影响动物表现,还可能对其造成伤害。

文献引用:

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