条件反射焦虑模型

条件反射焦虑模型

1  Geller-Seifter冲突实验(Geller-Seifter conflict test)

此实验是美国学者Geller和Seifter于20世纪60年代设计的操作程序。其设计理念是：给饥饿大鼠食物奖赏的同时给予电击刺激(惩罚)以抑制这种奖赏的获得，使大鼠处于矛盾冲突状态。影响焦虑情绪的药物可相应改变这种冲突状态。因而Geller-Seifter程序很快用于抗焦虑药物的筛选。但在实践中发现该程序存在两个问题：①需要有恒定的电流刺激。这样，为了获得相对稳定的操作并避免大鼠在冲突期的反应过度被抑制，就需要不断监测电击水平，此种操作过于乏味。②基线波动较大，以致使一个已知药物的已知剂量的抗冲突作用在数量上往往不一致，从而影响统计分析。因此，学者们纷纷对Geller-Seifter程序进行改进，以克服该程序的不足。主要的改进程序有：Davidson-Cook程序(1969)，Pollard-Howard程序(1977)以及Kennett- Pittaway-Blackburn程序(1994)。

(1)复制方法  健康雄性大鼠，体重为250～300g。

1)实验装置  为实验用大鼠操作箱系统(operant boxes system)(美国Med Associates公司)，由微机、信号控制器、刺激器和操作箱四部分组成。操作箱尺寸为30cm×22cm×27cm。箱顶、后壁和前门均为有机玻璃，两侧壁为不锈钢板，底部为间距1cm的不锈钢栅条，栅条与电刺激器相连。箱的左侧壁装有1只扬声器，可发出声信号。距离栅条18cm高处有1盏室灯。箱的右侧壁有两个刺激灯(左灯和右灯)，距离底部13cm，两灯相距13cm。灯下方5cm处各有一4.5cm×2cm的不锈钢水平杆(左杆和右杆)，两杆相距8.5cm，其间有一5cm×5cm×3.5cm的外凸式窗，窗底部有1只直径3cm，深0.5cm的食碗，窗的外部通过一管道与有机玻璃食盒(直径10cm、深4.5cm)相连，食盒内的食丸经此管道掉入食碗内供大鼠食用。整个操作箱被放在1只30cm×22cm×27cm的隔音箱内。隔音箱侧壁装有一排风扇，当仪器开启时排风扇自动运转。隔音箱门上装有猫眼，这样即可观察动物在箱内的活动情况，又不会干扰动物的操作。

2)实验方法和模型特点

①经典Geller-Seifter程序：由变动间期(variable interval, VI)和固定比率(fixed ratio, FR)两部分组成。操作方法为：

a.大鼠禁食24h后，以45mg重的食丸作为奖赏(即强化)进行压杆训练，使大鼠学会FRI操作：即每次压杆都有一次强化，每天30min，连续3d。此后大鼠的进食量应使其体重保持在自由摄食体重的80％为准。

13.Ⅵ-2min训练，即大鼠平均每2min的间隔获得一次强化(食丸)，每天训练间期持续75min(15min×5)。

C.当压杆率较稳定后，则在间期内的每个15min内给予3min的声刺激。在声刺激期间，食物强化由Ⅵ一2min变为FR1l。

d.大约再过7个训练间期(7d)，在声刺激同时给予电击(电击强度为0.6～0.85mA)，即在声音出现时每次压杆产生一次强化和一次电击。程序可缩写为“组合Ⅵ-2min(食)＋FR1(食＋电击)”，后者(FR1)称之为冲突部分。抗焦虑剂增加冲突期反应，而不影响非冲突期反应。

②Davidson-Cook程序：将Geller-Seifter程序中的Ⅵ缩短到30s，FR增至10(FR10：即每压杆10次才能得到一次食物强化)，声信号改为灯信号。

a.在大鼠学会FR1操作后使其逐步过渡到FR10训练。    b.FR10操作稳定后，训练大鼠用Ⅵ-30s(5min)和 FR10(2min)交替组合操作，待其稳定则在FR10加入一次足电击(0.8～2.5mA，持续0.1s)。程序缩写为“组合Ⅵ-30s(食)FR10(食＋电击)”。每天的训练间期包括7个5min的Ⅵ(非惩罚)和6个2min的FR，共47min。此程序的丨大丨优丨点是基线稳定，它可使大鼠在不改变电击水平的情况下维持稳定的基线达2年之久。

③Pollard-Howard程序：将Geller-Seifter程序中的实验间期缩短为30min，包括2个12min的Ⅵ-2min(非惩罚)和2个3min的FR1或FR10(惩罚)交替组合，即“组合Ⅵ-2min(食)FR1或10(食＋电击)”，此组合进行两次。恒定电流改为电流递增：电击水平从0开始，以每反应0.05mA的速率递增。此程序使训练更容易，基线稳定，药物效应在数量上与原始程序一致。

④Kennett-Pittaway-Blackburn：先训练动物学会 FR1操作，再进行5个3min的Ⅵ-30s和5个3min的 FR5的交替组合训练并加电击，即“Ⅵ-30s(食)FR5(食＋电击)”。电击强度在实验前一周大达0.75mA(持续1s)，在5个3min的惩罚期内获强化2～7次。此程序与 Davidson-Cook程序相似，但训练问期缩短了17min。

(2)结果评价  记录惩罚期(FR)和非惩罚期(VI)动物压杆反应的总数。惩罚期压杆反应次数的增加反映了动物焦虑情绪的变化，非惩罚期动物压杆反应次数的降低可能与药物的镇静作用有关。因此，非惩罚期用来检测药物的非特异性效应，如镇静或刺激效应；而选择性增加惩罚反应的药物可能具有抗焦虑作用。此实验较难得到受试药物的线性量效关系，因此也难以得到药物的ED50值，但可计算药物的小有效量。该方法的不足之处在于耗时太多，实验装置的成本高。

(3)比较医学  Geller-Seifter冲突实验可将抗焦虑剂和其他中枢活性药物区分开来，不同的抗焦虑药物在不同种属得到的结果与之在人体上得到的结果具有可比性，因此具有较高的特异性。

2 安全信号撤除实验(safety signal withdrawal test)

此实验是建立在经过训练、与安全信号建立了条件反射的大鼠，在安全信号消失后会产生焦虑的基础上的。实验仍采用上述实验用大鼠操作箱系统。

(1)实验方法  健康雄性Wistar大鼠，初始体重为(100±10)g。实验分训练和实验两个阶段。

1)训练阶段

①大鼠禁食24h，此后的进食量以使其体重保持在自由摄食大鼠体重的80％为准。训练日自周一至五，周六周日为非训练日。周一至四训练间期结束后给大鼠喂少许饮料，周五和周六食料不限，周日上午禁食，为下一个训练周做准备。

②禁食24h的大鼠在大约12d内学会从FR1到FR8的压杆强化操作(见13.28.2.1Geller-Seifter冲突实验的训练)，每天训练18min，右灯一直亮着(安全信号)。压左杆无反应。

③12d后大鼠一般具有稳定的压杆操作，此时在训练开始后的第4min和第11min分别加入一个4min的电击惩罚期。在这两期内，压右杆按FR1给予食物强化，同时按50％的随机比率给予电击(压杆的(50±15)％给随机惩罚)。

④电击强度逐渐增加，调节至使每只大鼠产生类似的反应抑制(0.5～1.5mA)。

⑤每天的训练期(18min)分为5个连续的时间段：1段：4min非惩罚；2段：4min惩罚；3段：3min非惩罚；4段：4min惩罚；5段：3min非惩罚。在8min的惩罚期间，大鼠接受的电击数不应超过9次。惩罚反应稳定在该水平后维持电击强度不变并继续训练3～5d，以获得稳定的基线。惩罚期左灯亮(惩罚信号)，非惩罚期右灯亮(安全信号)。微机自动记录大鼠获得的食丸数和电击数。大约20个训练间期后大鼠都表现出稳定的非惩罚和惩罚反应速率，此时开始药物实验。

2)实验阶段  实验间期由3个连续的时间段组成，共11min。1段(4min)和3段(3min)的强化程序与训练阶段对应时间段相同，即非惩罚期按FR8给予食强化，右灯亮(安全信号)；2段(4min)安全信号关闭(右灯灭)，惩罚信号(左灯)不出现(安全信号撤除)。仅在这个时间段，室灯亮，按FRl给予强化但不加电击。

(2)模型特点  此模型能将抗焦虑药和致焦虑剂较好的区分开来。BDZ类抗焦虑药在不增加、甚至减少1、3段(安全信号存在)强化数的剂量下增加2段(安全信号撤除)的强化数。丁螺环酮在不改变1、3段强化数的剂量也增加2段的强化操作；而致焦虑剂则减少2段的强化数，对1、3段强化没影响或减少。此实验的缺点也是耗时。

实验时需注意事项为：此模型大鼠虽能重复实验，但重复次数不能超过7次。药物处理的间隔至少7d，以避免药物的相互作用；在两个实验期之间，大鼠至少训练4个间期，以巩固反应率；另外，长期禁食的动物应注意补充营养。

(3)比较医学  不同于其他动物模型，该方法实验时没有电击刺激，而是借助于安全信号撤除使动物产生冲突状态，这使得此模型更接近于人的焦虑情绪，能将抗焦虑剂(包括在其他模型上不敏感的新型抗焦虑剂)与非抗焦虑剂的不同作用很好地区分开来。并且结果稳定，重复性好，不失为一个较理想的焦虑模型。