動物行為實驗指南丨嚙齒動物風險決策任務

所有行為實驗均在操作性條件箱中進行測量。該裝置配有電擊柵欄地板和兩個可伸縮的杠桿，杠桿位于連接食物分配器的食物槽兩側。每個杠桿上方、操作箱對面墻壁靠近天花板處以及食物槽頂部均設有指示燈（食物槽頂部延伸至操作箱天花板，以減少植入電極的大鼠活動對電極的干擾）。每個操作箱放置于隔音室內。

訓練：

在進入風險決策任務之前，動物需要經過一系列工具性訓練。訓練前一天，大鼠被放入指定的操作箱中適應5分鐘，同時在其家籠中投放少量蔗糖顆粒，以減少其對新環境的恐懼反應。

訓練開始時，通過每隔20±10秒單次發放38粒糖丸的方式，讓大鼠學會將食物槽與獎賞聯系起來，在糖丸未被取走前持續點亮食物槽燈光。當大鼠學會去食物槽取食后，開始進行按壓杠桿訓練。在此階段，其中一個杠桿伸出，大鼠可通過按壓杠桿獲得最多50次固定比率-1（FR-1）的獎賞。每次訓練中僅訓練一個杠桿，不同訓練階段左右杠桿順序隨機安排。在掌握每個杠桿的按壓動作后，大鼠進入頭部深入食物槽的延長訓練階段。當大鼠將頭部保持在亮燈狀態的食物槽中達1秒鐘后，燈光熄滅，左側或右側杠桿偽隨機地伸出。按壓杠桿后，杠桿收回，給予一粒糖丸獎賞，并重新點亮食物槽燈光。如果在提示出現后的10秒內未進行反應，則試驗結束，并進入30秒的時間暫停期，期間所有燈光熄滅。當大鼠成功完成每個杠桿各35次反應后，進入獎賞數量辨別訓練階段。在此階段，每個杠桿分別設定為“大量”或“少量”獎賞（不同個體間左右杠桿對應的獎賞量平衡設置）。通過偽隨機方式，每次只伸出一個杠桿共4次，按壓大量獎賞杠桿可獲得三粒糖丸，而按壓少量獎賞杠桿則獲得一粒糖丸。每側杠桿各伸出四次（總共八次試驗）之后，頭部進入動作會同時使兩個杠桿一起伸出（即“選擇”試驗）。按壓任意一個杠桿都會獲得相應的獎賞，并收回兩個杠桿，隨后進入10±4秒的試驗間隔期（ITI）。大鼠在此階段持續訓練，直到表現出穩定偏好選擇大量獎賞杠桿為止，隨后進入風險決策任務（RDT）階段。

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風險決策任務：

在風險決策任務（RDT）中，大鼠需要在大量獎賞和少量獎賞之間做出選擇，其中選擇大量獎賞伴隨著遭受足底電擊懲罰的風險。每個試驗分為兩個區塊（0%風險vs50%風險），每個區塊包括8次強制選擇試驗，隨后是40次自由選擇試驗。設置強制選擇試驗是為了讓大鼠了解更新后的風險情況。在每次試驗中，僅有一個杠桿上方的提示燈與食物槽燈光同時亮起。當大鼠將頭部進入亮燈的食物槽并持續1秒鐘后，食物槽燈光熄滅，并伸出與該提示燈相對應的杠桿。每個杠桿偽隨機順序呈現，確保同一杠桿連續出現不超過兩次。

圖一 風險決策任務（RDT）示意圖

在完成了八個強制選擇試驗后，大鼠進展到自由選擇試驗。這些試驗與強制選擇相似，但在選擇階段兩個杠桿均可用，從而可以測量對安全結果與風險結果的偏好。首先，點亮食物槽燈和位于兩杠桿上方的提示燈，然后實驗對象通過將頭伸入點亮的食物槽中持續1秒來啟動試驗。要求在杠桿伸出前保持這一秒鐘的不動有助于分析決策過程中引發的神經元活動，而不受選擇或其他運動開始的影響。完成這一保持階段后，食物槽和杠桿提示燈熄滅，杠桿從食物槽兩側伸出。按動任一杠桿會同時收回兩個杠桿，點亮食物槽，并在0.5秒延遲后提供小（1顆）或大（3顆）獎勵。大獎勵伴隨有輕微的（0.3毫安），持續1秒的足部電擊懲罰，這種懲罰與2個不同的概率（區塊1為0%，區塊2為50%）的大獎勵選擇相關聯。風險區塊的順序（升序風險：0% → 50% 或降序風險：50% → 0%）在不同實驗對象間是平衡的。一次10±4秒的間隔時間（ITI）會在食物投放后15秒或食物被取走后（以先發生者為準）開始。

數據記錄：

在強制選擇和自由選擇試驗中，如果在刺激呈現后的15秒內未能開始進入階段或按下杠桿，則立即開始一個ITI并將該試驗標記為遺漏。在1秒試驗開始保持期間從食物槽過早撤回也會立即開始一個ITI并記錄為失敗。實驗對象需要通過按壓杠桿完成每個試驗才能繼續進行任務。反應遺漏或開始失敗迫使實驗對象在ITI之后重復未完成的試驗。

注意事項：

此完成試驗的標準確保實驗對象在每個區塊內都能暴露于當前的風險情境下，以及有足夠的自由選擇試驗來限制行為期間獲得的電生理數據中的試驗間變異性。

文獻引用：

• Gabriel DBK, Havugimana F, Liley AE, Aguilar ID, Yeasin M, Simon NW. Lateral orbitofrontal cortex encodes presence of risk and subjective risk preference during decision-making. Cereb Cortex. 2025 Jun 4;35(6):bhaf146.

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