條件反射焦慮模型

1  Geller-Seifter沖突實驗(Geller-Seifter conflict test)

此實驗是美國學者Geller和Seifter于20世紀60年代設計的操作程序。其設計理念是：給饑餓大鼠食物獎賞的同時給予電擊刺激(懲罰)以抑制這種獎賞的獲得，使大鼠處于矛盾沖突狀態。影響焦慮情緒的藥物可相應改變這種沖突狀態。因而Geller-Seifter程序很快用于抗焦慮藥物的篩選。但在實踐中發現該程序存在兩個問題：①需要有恒定的電流刺激。這樣，為了獲得相對穩定的操作并避免大鼠在沖突期的反應過度被抑制，就需要不斷監測電擊水平，此種操作過于乏味。②基線波動較大，以致使一個已知藥物的已知劑量的抗沖突作用在數量上往往不一致，從而影響統計分析。因此，學者們紛紛對Geller-Seifter程序進行改進，以克服該程序的不足。主要的改進程序有：Davidson-Cook程序(1969)，Pollard-Howard程序(1977)以及Kennett- Pittaway-Blackburn程序(1994)。

(1)復制方法  健康雄性大鼠，體重為250～300g。

1)實驗裝置  為實驗用大鼠操作箱系統(operant boxes system)(美國Med Associates公司)，由微機、信號控制器、刺激器和操作箱四部分組成。操作箱尺寸為30cm×22cm×27cm。箱頂、后壁和前門均為有機玻璃，兩側壁為不銹鋼板，底部為間距1cm的不銹鋼柵條，柵條與電刺激器相連。箱的左側壁裝有1只揚聲器，可發出聲信號。距離柵條18cm高處有1盞室燈。箱的右側壁有兩個刺激燈(左燈和右燈)，距離底部13cm，兩燈相距13cm。燈下方5cm處各有一4.5cm×2cm的不銹鋼水平桿(左桿和右桿)，兩桿相距8.5cm，其間有一5cm×5cm×3.5cm的外凸式窗，窗底部有1只直徑3cm，深0.5cm的食碗，窗的外部通過一管道與有機玻璃食盒(直徑10cm、深4.5cm)相連，食盒內的食丸經此管道掉入食碗內供大鼠食用。整個操作箱被放在1只30cm×22cm×27cm的隔音箱內。隔音箱側壁裝有一排風扇，當儀器開啟時排風扇自動運轉。隔音箱門上裝有貓眼，這樣即可觀察動物在箱內的活動情況，又不會干擾動物的操作。

2)實驗方法和模型特點

①經典Geller-Seifter程序：由變動間期(variable interval, VI)和固定比率(fixed ratio, FR)兩部分組成。操作方法為：

a.大鼠禁食24h后，以45mg重的食丸作為獎賞(即強化)進行壓桿訓練，使大鼠學會FRI操作：即每次壓桿都有一次強化，每天30min，連續3d。此后大鼠的進食量應使其體重保持在自由攝食體重的80％為準。

13.Ⅵ-2min訓練，即大鼠平均每2min的間隔獲得一次強化(食丸)，每天訓練間期持續75min(15min×5)。

C.當壓桿率較穩定后，則在間期內的每個15min內給予3min的聲刺激。在聲刺激期間，食物強化由Ⅵ一2min變為FR1l。

d.大約再過7個訓練間期(7d)，在聲刺激同時給予電擊(電擊強度為0.6～0.85mA)，即在聲音出現時每次壓桿產生一次強化和一次電擊。程序可縮寫為“組合Ⅵ-2min(食)＋FR1(食＋電擊)”，后者(FR1)稱之為沖突部分。抗焦慮劑增加沖突期反應，而不影響非沖突期反應。

②Davidson-Cook程序：將Geller-Seifter程序中的Ⅵ縮短到30s，FR增至10(FR10：即每壓桿10次才能得到一次食物強化)，聲信號改為燈信號。

a.在大鼠學會FR1操作后使其逐步過渡到FR10訓練。    b.FR10操作穩定后，訓練大鼠用Ⅵ-30s(5min)和 FR10(2min)交替組合操作，待其穩定則在FR10加入一次足電擊(0.8～2.5mA，持續0.1s)。程序縮寫為“組合Ⅵ-30s(食)FR10(食＋電擊)”。每天的訓練間期包括7個5min的Ⅵ(非懲罰)和6個2min的FR，共47min。此程序的丨大丨優丨點是基線穩定，它可使大鼠在不改變電擊水平的情況下維持穩定的基線達2年之久。

③Pollard-Howard程序：將Geller-Seifter程序中的實驗間期縮短為30min，包括2個12min的Ⅵ-2min(非懲罰)和2個3min的FR1或FR10(懲罰)交替組合，即“組合Ⅵ-2min(食)FR1或10(食＋電擊)”，此組合進行兩次。恒定電流改為電流遞增：電擊水平從0開始，以每反應0.05mA的速率遞增。此程序使訓練更容易，基線穩定，藥物效應在數量上與原始程序一致。

④Kennett-Pittaway-Blackburn：先訓練動物學會 FR1操作，再進行5個3min的Ⅵ-30s和5個3min的 FR5的交替組合訓練并加電擊，即“Ⅵ-30s(食)FR5(食＋電擊)”。電擊強度在實驗前一周大達0.75mA(持續1s)，在5個3min的懲罰期內獲強化2～7次。此程序與 Davidson-Cook程序相似，但訓練問期縮短了17min。

(2)結果評價  記錄懲罰期(FR)和非懲罰期(VI)動物壓桿反應的總數。懲罰期壓桿反應次數的增加反映了動物焦慮情緒的變化，非懲罰期動物壓桿反應次數的降低可能與藥物的鎮靜作用有關。因此，非懲罰期用來檢測藥物的非特異性效應，如鎮靜或刺激效應；而選擇性增加懲罰反應的藥物可能具有抗焦慮作用。此實驗較難得到受試藥物的線性量效關系，因此也難以得到藥物的ED50值，但可計算藥物的小有效量。該方法的不足之處在于耗時太多，實驗裝置的成本高。

(3)比較醫學  Geller-Seifter沖突實驗可將抗焦慮劑和其他中樞活性藥物區分開來，不同的抗焦慮藥物在不同種屬得到的結果與之在人體上得到的結果具有可比性，因此具有較高的特異性。

2 安全信號撤除實驗(safety signal withdrawal test)

此實驗是建立在經過訓練、與安全信號建立了條件反射的大鼠，在安全信號消失后會產生焦慮的基礎上的。實驗仍采用上述實驗用大鼠操作箱系統。

(1)實驗方法  健康雄性Wistar大鼠，初始體重為(100±10)g。實驗分訓練和實驗兩個階段。

1)訓練階段

①大鼠禁食24h，此后的進食量以使其體重保持在自由攝食大鼠體重的80％為準。訓練日自周一至五，周六周日為非訓練日。周一至四訓練間期結束后給大鼠喂少許飲料，周五和周六食料不限，周日上午禁食，為下一個訓練周做準備。

②禁食24h的大鼠在大約12d內學會從FR1到FR8的壓桿強化操作(見13.28.2.1Geller-Seifter沖突實驗的訓練)，每天訓練18min，右燈一直亮著(安全信號)。壓左桿無反應。

③12d后大鼠一般具有穩定的壓桿操作，此時在訓練開始后的第4min和第11min分別加入一個4min的電擊懲罰期。在這兩期內，壓右桿按FR1給予食物強化，同時按50％的隨機比率給予電擊(壓桿的(50±15)％給隨機懲罰)。

④電擊強度逐漸增加，調節至使每只大鼠產生類似的反應抑制(0.5～1.5mA)。

⑤每天的訓練期(18min)分為5個連續的時間段：1段：4min非懲罰；2段：4min懲罰；3段：3min非懲罰；4段：4min懲罰；5段：3min非懲罰。在8min的懲罰期間，大鼠接受的電擊數不應超過9次。懲罰反應穩定在該水平后維持電擊強度不變并繼續訓練3～5d，以獲得穩定的基線。懲罰期左燈亮(懲罰信號)，非懲罰期右燈亮(安全信號)。微機自動記錄大鼠獲得的食丸數和電擊數。大約20個訓練間期后大鼠都表現出穩定的非懲罰和懲罰反應速率，此時開始藥物實驗。

2)實驗階段  實驗間期由3個連續的時間段組成，共11min。1段(4min)和3段(3min)的強化程序與訓練階段對應時間段相同，即非懲罰期按FR8給予食強化，右燈亮(安全信號)；2段(4min)安全信號關閉(右燈滅)，懲罰信號(左燈)不出現(安全信號撤除)。僅在這個時間段，室燈亮，按FRl給予強化但不加電擊。

(2)模型特點  此模型能將抗焦慮藥和致焦慮劑較好的區分開來。BDZ類抗焦慮藥在不增加、甚至減少1、3段(安全信號存在)強化數的劑量下增加2段(安全信號撤除)的強化數。丁螺環酮在不改變1、3段強化數的劑量也增加2段的強化操作；而致焦慮劑則減少2段的強化數，對1、3段強化沒影響或減少。此實驗的缺點也是耗時。

實驗時需注意事項為：此模型大鼠雖能重復實驗，但重復次數不能超過7次。藥物處理的間隔至少7d，以避免藥物的相互作用；在兩個實驗期之間，大鼠至少訓練4個間期，以鞏固反應率；另外，長期禁食的動物應注意補充營養。

(3)比較醫學  不同于其他動物模型，該方法實驗時沒有電擊刺激，而是借助于安全信號撤除使動物產生沖突狀態，這使得此模型更接近于人的焦慮情緒，能將抗焦慮劑(包括在其他模型上不敏感的新型抗焦慮劑)與非抗焦慮劑的不同作用很好地區分開來。并且結果穩定，重復性好，不失為一個較理想的焦慮模型。