5-选择序列反应时间任务：一种用于啮齿类动物的注意力与冲动控制检测方法

本实验的总体目标是训练大鼠并利用五选择序列反应时间任务（five choice serial reaction time task，简称 five CS RTTA）测试其空间注意力和冲动控制能力。首先，训练大鼠从食盒中获取糖丸；第二步，训练大鼠将鼻部探入被照亮的孔洞，以从食盒中获得糖丸奖励。

接下来，通过缩短刺激持续时间并延长试验之间的间隔时间来增加任务难度。最终，可以通过分析特定任务参数在执行过程中的变化，判断注意力或冲动控制是否受到某种特定干预的影响。该任务的主要优势在于，可将其与神经化学、遗传或神经解剖学干预手段相结合，从而更深入地理解这些因素在调控注意力和冲动控制中的作用机制。

为了演示目的，我们保持隔音室的门处于打开状态。但在训练大鼠时，您需要关闭门。五通道条件性刺激RTT装置位于一个通风的隔音操作式条件反射箱内，箱体两侧为有机玻璃壁，底部为不锈钢网格地板。

铝制前壁呈圆弧形，设有五个鼻触孔，每个孔均配备一个发光二极管（DDE）和一个可检测大鼠鼻部插入的红外传感器。铝制后壁设有食盒，食盒连接颗粒分配器，并配备一个红外传感器和一个小的白炽灯。白炽灯作为箱内环境灯，固定在后壁顶部附近，可照亮整个实验箱。

五孔序列反应时间（five CS RTT）装置连接至一台计算机，该计算机用于控制操作箱并收集数据。五孔序列反应时间任务的训练分为多个阶段，根据下表所示，整个过程需要数周时间完成。每天在固定时间对动物进行训练，每周至少训练五天。训练在相同的操作箱内进行。在第一次训练会话之前，先在大鼠的饲养笼内引入45毫克的糖丸。

为了尽量减少新奇恐惧，并确保动物能够从食盒中取出糖丸。开始训练时，首先将大鼠放入操作箱内，开启风扇并遮挡采食孔。让大鼠在箱内适应环境五分钟。

接下来，在每日的食丸仓训练阶段结束时，根据相应的实验时间表向食丸仓投放糖丸。记录糖丸是否已被动物食用。待动物熟练掌握食丸取回行为后。

开始进行五次 CS RTT 训练。首先，让动物在风扇开启的情况下适应实验箱，方法如前所述。然后，点亮食盒灯并递送一颗糖丸。

在训练的最初几天，可能需要通过在每个孔洞中放置糖丸来鼓励动物将鼻子伸入孔洞。当取回奖赏时，第一次试验即开始。每次试验开始前都有一个试验间歇期，在此期间仅有笼内灯亮起。

在试验间间隔结束时，其中一个孔洞灯会伪随机地在规定的刺激持续时间内被点亮，大鼠可在限时正确响应期内进行反应。将鼻触伸入被点亮孔洞的试验反应将获得一粒食物颗粒作为奖励，同时食盒灯会被点亮。当大鼠取回食物颗粒后，熄灭食盒灯，随即开始下一次试验。

将鼻触探入未点亮孔洞的错误试验反应以及遗漏反应。即在限时内未作出反应时，将通过熄灭房间灯施加惩罚性超时。超时结束及下一试验开始时，会通过点亮房间灯发出信号。

在试验间间隔期间的反应被记为早前反应，并会受到超时惩罚。每节训练在完成90次试验或持续30分钟时结束，以先达到者为准。完成各个训练阶段需要数周时间。大鼠只有在达到当前训练阶段的达标表现标准后，才能进入下一训练阶段。

只有当动物达到稳定表现后，才能开始进行测试日挑战测试。在训练的最后阶段，按照表格中所述使用测试日挑战。为了进一步探究动物的行为，可通过计算最后三到五个训练阶段的表现平均值，来确定大鼠的基础表现水平。

一种改变任务注意力需求的方法是调整刺激的持续时间。随着刺激持续时间的缩短，正确率下降，遗漏率上升。因此，较短的刺激持续时间会增加任务的注意力需求，而较长的刺激持续时间则会降低任务的注意力需求。

另一种方法是检测动物的行为表现。通过改变试验间间隔时间，缩短试验间间隔会降低正确率，同时因试验间间隔过短而增加遗漏率。提前反应的次数也倾向于减少，如这些图中所示。

通过延长五选择连续反应时间任务（five CS RTT）中的试次间间隔，可以系统性地挑战反应抑制能力或冲动性。延长试次间间隔会可靠地增加提前反应的次数，但不会对其他行为表现指标产生系统性影响。这些数据表明，在前额叶皮层内灌注谷氨酸脱羧酶抑制剂L-别-丝氨酸以阻断皮层GABA的合成，会增加遗漏反应次数，但不影响标准五选择连续反应时间任务中的正确率，从而有助于更好地理解导致遗漏反应增加的相关因素。

在此实验中，例如，首先在任务的较难版本中评估动物的表现，其中刺激持续时间从 1.0 秒缩短至 0.5 秒。随后在任务的较易版本中评估其表现，其中刺激持续时间从 1.0 秒延长至 5 秒。由于在任务的全部三个版本中遗漏次数均以相同程度增加，且在所有三个版本中，ll o 甘氨酸灌注均未影响准确性，因此可以确定遗漏次数的增加可能并不反映注意力缺陷。

由于L-丙氨酸甘氨酸输注并未系统性地影响奖赏获取潜伏期，因此排除了遗漏次数的变化反映了动机下降的可能性。尽管大鼠需要数周时间才能在五选择序列反应时间任务的最后阶段达到标准表现水平，但一旦动物学会了该任务，其表现通常相当稳定。

因此，可以对同一个体进行重复测试，这能够减少单次实验所需的动物数量。