开发用于评估精神疾病动物模型中脉冲前抑制及神经活动的行为箱

本方案概述了一种简便的方法，用于评估精神分裂症动物模型，专为无需编程或电子技术背景的行为学研究人员设计。我们构建了一个低成本的行为学实验箱，用于评估因早期生活压力导致神经发育障碍的大鼠的前脉冲抑制效应。近年来，利用前脉冲抑制测试的精神疾病动物模型研究进展，主要集中于理解精神分裂症等疾病中所见的感觉门控缺陷。

这包括利用基因改造、神经影像学和药理学干预来研究前脉冲抑制的破坏，最终改善诊断和治疗方法。我们希望本实验方案能够推广在精神分裂症动物模型中对前脉冲抑制的研究，使从事该疾病分子、行为和生理学方面研究的实验室能够借此推动对这一复杂精神障碍的理解。首先，制作一个丙烯酸透明箱体，用于容纳一只自由活动且连接有有线头戴装置的大鼠。

使用自粘橡胶垫将亚克力盒与振动隔离，并将加速度计固定在下方，确保不与其他部件接触。使用电烙铁将带状电缆直接焊接到加速度计电路板的四个针孔上：VCC、GND、SCL 和 SDA。

清洁亚克力板的中心区域以及加速度计的平面基板。然后，将丝带电缆的另一端连接到微控制器上，将VCC连接至3.3伏，GND连接至GND，SCL连接至SCL，SDA连接至SDA。接下来，使用厚度为15毫米、边长为80厘米的中密度纤维板构建一个带前开门的隔音室。

将扬声器置于亚克力箱上方20厘米处，确保前置放大器和电缆具有充分的活动范围。将计算机的音频输出连接至微控制器板。使用通用串行总线电缆，将微控制器板连接至计算机。

然后，在计算机上打开微控制器板的集成开发环境软件。选择相应的微控制器板、COM端口和波特率后，打开程序文件，编译并将代码上传至微控制器板。点击监视器的串行端口以检查是否有数据传入。

然后，关闭开发环境软件。现在，将数字声级计放置于动物将被放入的亚克力箱内。播放声学刺激，并调节声级计的检测范围，以校准计算机发送的刺激强度。

然后，打开首选的开源软件以从串行端口采集并保存数据。配置软件设置，包括 COM 端口、微控制器板和波特率。单击“连接”以读取原始数据或图表视图。

然后，单击“保存”以开始记录实验数据。将电极阵列植入大鼠脑内后，小心地将前置放大器连接至大鼠颅骨上的连接器植入物。接着，打开神经信号采集系统，并确认其通过连接至音频检测器或麦克风的微控制器或TTL信号发生器接收到来自声学刺激的数据。

启动之前设置的开源串口记录器。现在，使用电生理信号采集软件来收集电生理和加速度计数据。将动物暴露于白背景噪声中持续七分钟，随机呈现所有类型的脉冲刺激，每种脉冲类型重复10次。

记录会话结束后，关闭数据采集软件。然后，小心地将头戴式连接器从动物颅骨上的植入装置上断开。为了进行电生理和行为学分析，将包含脑活动、加速度和声学刺激的原始数据导入信号处理平台。

提取每个声学刺激为中心的EPICS。然后对均值进行标准化，以实现动物间的比较。将单个脉冲的反应设为最大反应，并以此值为基准对其他脉冲的反射反应进行归一化。

最后，将脉冲5的惊跳振幅定义为100%，并将对其他脉冲的反应表示为相对于脉冲5振幅的函数。局部场电位分析显示，刺激后在前边缘皮层和下边缘皮层中未观察到显著的功率调制，而腹侧被盖区、杏仁核、伏隔核和海马等脑区在delta、theta和alpha频段的功率谱密度降低，并表现出明显的beta频段调制。商用和自制加速度计均表现出一致的振幅和时间相关数据，各设备之间的基线读数和惊跳反应振幅高度一致。