用于大鼠的触屏持续注意力任务（SAT）

本行为学任务结合触摸屏操作箱，旨在测量大鼠的持续注意能力。该方法有助于揭示对正常持续注意至关重要的神经生物学机制，持续注意是指对随时间变化而间歇性且不可预测出现的事件进行监控的能力。该技术的主要优势在于，我们将一种经过充分验证的大鼠持续注意任务成功适配至触摸屏操作箱中。

一种在多种认知任务中具有可编程性且日益流行的设备。该技术的应用延伸至研究以注意力受损为特征的神经精神疾病和神经退行性疾病。针对这些疾病的疗法，可使用本文所述方法进行测试。

通常，初次接触该方法的研究人员在建立系统时会遇到困难，难以确保大鼠被准确追踪且数据被正确记录。本实验需在隔音衰减箱内准备触摸屏实验舱。实验舱内应配备室内照明灯、声音发生器、顶部安装的摄像头、触摸屏，以及带有饲喂奖励区域的颗粒分配器。

可以照亮饲喂器的奖励区域。在装入45毫克的奖励颗粒之前，使用面粉筛将颗粒上的粉尘抖落。这些粉尘可能会堵塞饲喂器。

如果大鼠安装了头部植入装置，则使用具有较大开口的喂食器。使用黑色亚克力遮罩覆盖每个检测室，以限制触摸屏上的反应区域。在中央留一个圆形孔洞用于光刺激，并在中央孔洞下方居中位置设置两个方形反应孔。

使用过程中，应在消音隔间内操作该腔室。至此完成腔室的准备工作。文字版实验方案描述了如何设定实验的参数范围。

本实验中，大鼠可单独饲养或群养。在开始研究前，需连续五天、每天对大鼠进行五分钟的手动操作处理。操作时务必穿戴个人防护装备。

在开始行为塑造前三天启动食物限制。第一天，记录每只大鼠的自由进食体重，并计算其目标体重，即自由进食体重的85%。在进行塑造前，将大鼠在其饲养笼内预先暴露于15粒食物奖励颗粒中。

在初次食物限制后，调整食物摄入量以维持目标体重，并允许体重随时间略有增加。在开始新训练计划前，对大鼠进行比平时稍严格的食量限制，以提高其动因。在大鼠不执行任务的当天，应至少增加1克食物，以补偿其未获得的食物奖赏颗粒。

每次实验结束后，需等待至少30分钟再提供食物，以避免将测试流程与进食时间形成关联。若大鼠为群养，应在单独喂食一小时后再重新合笼。实验前应启动相关设备，做好准备工作。

确保颗粒分配器已装满颗粒，并确认触摸屏前方的遮罩已就位。然后检查每个箱体的功能，测试颗粒分配器、屏幕、灯光和声音发生器。

每天开始实验前测试各腔室的功能至关重要，因为任何微小的故障都可能干扰动物，导致其无法学会任务或无法以正常水平完成任务。接下来，查看装载箱体的时间安排，仔细核对测试组信息，并输入有关动物编号、性别、实验条件、用户姓名缩写及其他备注的相关信息。

完成所有准备工作后，取出受试动物。通常应在大鼠黑暗周期开始至少30分钟后进行测试。在黑暗环境中操作大鼠时，应使用头戴式红光照明。

在黑暗周期运输大鼠时，用黑色毛巾覆盖其笼子。进入行为实验房间后，将大鼠放入相应的实验箱中，并开始持续注意力任务的实验。在持续注意力任务中，大鼠被训练以区分信号试次与非信号试次。

信号试验包括一个持续时间可变的闪光，随后是一个可听见的音调，以及一个持续四秒的反应窗口。在这四秒内，如果大鼠触碰了屏幕上的正确区域（本例中为右侧反应区），则会获得一粒食物颗粒作为奖励，这种情况被称为“命中”。

如果大鼠探触另一个反应区域，则被视为漏报，且不会获得奖励。无信号试验不包含灯光刺激，大鼠必须探触屏幕的不同区域以表明未检测到信号，才能获得奖励。在无信号试验中做出的正确反应称为正确拒绝。

如果大鼠在非信号试验中探触了另一个反应区域，则被视为误报，不予奖励。信号试验和非信号试验的正确反应区域应在不同受试动物之间进行交叉平衡。在信号和非信号试验中，若在反应窗口期间未作出任何反应，则记为一次无反应，不予奖励。

还有一种分心版本的持续注意力任务，在三组试验的第二组期间，箱内灯光会闪烁。开始实验后，需在最初几分钟内监测大鼠的行为，以确保所有设备正常运行。随后可间歇性检查其表现。

每次实验结束后，将总结数据和任何问题记录在实验记录本中。两次实验之间，用10%乙醇擦拭每个实验箱，并更换垫料。当天所有实验完成后，用10%乙醇彻底清洁实验箱，确保地板网格尽可能干净。

然后更换垫料。每次实验结束后，最好彻底更新电子表格并将其备份到单独的服务器上。雄性大鼠达到SAT标准的中位天数为54.5天，雌性大鼠为62天，两者之间无显著差异。

在SAT任务中的表现测量显示，根据击中率和正确拒绝率的百分比，男性和女性在有信号和无信号试验中的准确性相似。总体有意表现的测量指标——警觉性指数（VI）——在两性之间也显示出相似的结果。在记录到的较低遗漏率方面，两性之间同样不存在差异。

在任务过程中，视觉信号持续时间在500、50和25毫秒之间变化，且信号越短，表现越差。性别因素未产生主要效应。为了增加注意力负荷，在一部分大鼠中，于三个试验区块的第二个区块期间，以闪光刺激作为干扰刺激呈现。

与预期一致，试验区块存在主效应，表现为第二区块表现下降，第三区块恢复。出乎意料的是，女性的表现显著差于男性。

观看本视频后，您应能够充分理解如何利用触摸屏操作箱来检测大鼠的持续注意力。在实施该实验流程时，重要的是要记录每只动物的个体表现，并根据需要调整喂养方案，以确保它们能够尽快掌握任务要求。请务必注意，在进行啮齿类动物实验时，实验方案必须事先获得机构动物护理与使用委员会（IACUC）的批准，且操作人员应始终佩戴个人防护装备。