一种基于自动化T型迷宫的装置及自由活动啮齿类动物延迟与努力相关决策分析方案

传统的T型迷宫可用于测试基于延迟和基于努力的决策行为。在本研究中，我们设计了一种具备自动食物递送、门控管理和分支选择记录功能的T型迷宫装置。本方案可显著节省研究人员在分析啮齿类动物决策能力时所需的时间和劳动。

该方案有助于回答决策领域的关键问题，例如决策过程中涉及的关键神经回路和分子是什么，以及精神疾病中决策功能障碍的神经病理学原因是什么？该方案的应用延伸至神经精神疾病的治疗，因为许多患者表现出决策困难或缺陷。每天让小鼠在迷宫中适应10分钟，连续进行5天。

在适应期间保持迷宫的所有门处于打开状态。第一天，在迷宫内均匀撒布食物颗粒。然后将小鼠每四只一组放入T型迷宫的起始箱中，让小鼠自由探索迷宫10分钟。

在第二和第三天，将颗粒饲料分散放置在两个目标臂内。让小鼠在迷宫中探索10分钟。最后，在适应期的第四和第五天，仅将颗粒饲料放置在两个目标箱的食物分配器附近及其中。

让小鼠在迷宫中探索10分钟。对于强制进入臂阶段，首先设置控制软件参数，将持续时间设为900秒。

将默认起始延迟时间设置为三秒，LRA 的样本数量设置为 1，HRA 的样本数量设置为 4，并将延迟时间设置为零秒。在软件中注册每只小鼠的个体 ID，以及每只小鼠 HRA 的位置（左侧或右侧）。然后进入实验界面窗口，将小鼠放入起始箱中，按下遥控器上的开始按钮以启动训练。

注意，在每次试验中，仅有一侧臂的门打开，而对侧臂的门则关闭，门会根据动物的位置自动开启或关闭。在此过程中，小鼠在第一次试验中被强制进入左侧的高奖励区（HRA）并吃掉四粒食丸，在第二次试验中则进入右侧臂以吃掉一粒食丸。该阶段使小鼠能够学习高奖励区（HRA）和低奖励区（LRA）的位置。

在自由进入阶段，采用与强制进入阶段相同的方法设置参数。将小鼠放入起始箱后，按下启动按钮，然后允许小鼠自由选择任一臂，即高奖励臂（HRA）或低奖励臂（LRA）。实验第一天、第二天和第三天的HRA延迟时间分别设为5秒、10秒和15秒。

设置相位编号。其他所有参数的设置方式与强制进入臂相位相同。允许小鼠自由选择一个臂，可以是高奖励臂（HRA）或低奖励臂（LRA）。

在本实验展示的两次测试中，小鼠在第一次测试中选择了低奖励区（LRA），在第二次测试中选择了高奖励区（HRA）。接下来，在基于努力的决策测试中，将障碍物引入高奖励区（HRA），允许小鼠自由选择高奖励区或低奖励区中的任意一个臂。

在此实验中，小鼠选择攀爬障碍物以获得更高的奖励。实验结束后，从控制软件中获取数据和结果。在数据文件夹中查找所有实验数据。

最后，检查每个动物编号对应的结果文件夹中的项目，包括持续时间、试验次数、高奖励选择次数、低奖励选择次数、高奖励选择百分比、低奖励选择百分比、总移动距离以及总停留时间。此处展示的结果反映了内侧缰核损毁小鼠与其同窝野生型对照小鼠在基于延迟和基于努力的决策能力上的差异。在基于延迟的决策测试中，当延迟时间为5秒时，基因型的主效应不显著；然而，当延迟时间延长至10秒和15秒时，与对照组小鼠相比，内侧缰核损毁小鼠的高奖励选择百分比显著降低。

最后，在基于努力的决策测试中，无论高奖励区域（HRA）位于左侧还是右侧，内侧缰核损毁小鼠在HRA中设置障碍物后，进入HRA的百分比均显著降低。在实施该实验操作时，需注意在整个训练过程中应持续进行食物限制，以确保啮齿类动物完成任务的动机。此外，应使用微型的10毫克颗粒饲料，并在饲料分配器中放置硅胶以保持颗粒干燥。

采用该方案后，还可进一步开展其他方法，如体内电极记录、光纤成像、光遗传学操控和微透析，以回答更多科学问题，例如在延迟折扣和努力折扣过程中特定细胞群体兴奋性的动态变化，以及决策过程中神经肽、神经递质和激素的动态变化。总而言之，我们开发的当前实验装置和操作流程可实现对啮齿类动物决策行为的高效分析，具备完全自动化、标准化和高通量的特点。我们相信，本发明有助于揭示生理和病理状态下决策行为背后的神经机制。