電痙攣休克對大鼠短時記憶的影響

電痙攣休克對大鼠短時記憶的影響摘要本實驗采用被動回避反應(yīng)中步過的實驗范式，考察電痙攣休克對大鼠短時記憶的影響。結(jié)果顯示，經(jīng)過電痙攣休克的實驗組大鼠學(xué)習(xí)后的潛伏期與未經(jīng)過電痙攣休克的對照組大鼠無顯著差異，而電痙攣休克與學(xué)習(xí)的交互作用也不顯著。這一結(jié)果不符合電痙攣休克會影響短時記憶鞏固的預(yù)期，本文對實驗結(jié)果進行了分析，并提出了改進的建議。關(guān)鍵詞電痙攣休克短時記憶步過被動回避反應(yīng)前言基于記憶的性質(zhì)、容量和保存時間等因素，研究者們提出了記憶的三級信息加工模型，將記憶分為感覺記憶、短時記憶和長時記憶三部分。感覺記憶的容量有限，存儲的信息會在幾秒內(nèi)遺忘；而短時記憶一般可以保持幾秒鐘到幾分鐘，通過復(fù)述可以延緩其遺忘速率，并將其傳輸?shù)介L時記憶系統(tǒng)中；而長時記憶可以貯存大量信息，且保持時間也很長，從幾天到終身不等?，F(xiàn)有的研究顯示，短時記憶具有點活動的性質(zhì)，它是不穩(wěn)定的，可以通過海馬、尾狀核以及相關(guān)腦區(qū)形成具有化學(xué)穩(wěn)定性的長時記憶。針對短時記憶究竟是如何轉(zhuǎn)化為長時記憶，以及在這個過程中涉及到的神經(jīng)化學(xué)變化，研究者通常采用動物模型對記憶的機制加以探討（肖健，2006）。研究記憶的經(jīng)典的動物模型包括主動回避反應(yīng)（activeavoidanceresponse）和被動回避反應(yīng)（passiveavoidanceresponse）。主動回避反應(yīng)包括抱竿、跳臺和穿梭箱反應(yīng)三種類型；被動回避反應(yīng)包括步下（stepdown）和步過（stepthrough）兩種類型，其中步過反應(yīng)又稱為避暗反應(yīng)（王建紅,&蔡景霞,1999）。布過的裝置如圖1，包括由塑料板構(gòu)成一明一暗兩室，兩室間有門洞。明室上方設(shè)燈光形成亮區(qū)，暗室內(nèi)設(shè)光電管,控制暗室底的銅柵通電。實驗前將大鼠放入測試盒，適應(yīng)幾分鐘，訓(xùn)練時將動物頭朝外輕柔放進明室，根據(jù)鼠類喜暗避光的習(xí)性，它會很快鉆入暗室。這時光電管光束阻斷，電刺激被啟動，動物足部受電擊，從而建立起動物對于暗箱的短時記憶。步下反應(yīng)的裝置如圖2，包括長方體塑料板箱、底部銅柵以及和銅柵相連接的電刺激器，在箱內(nèi)一角有一平臺。在訓(xùn)練前，先將大鼠放在箱內(nèi)平臺上，銅柵不通電，讓大鼠自由上下適應(yīng)幾分鐘。適應(yīng)完畢后將動物再次放上平臺，同時開啟電刺激器使箱底銅柵供電，記錄動物下臺的潛伏期以及下臺的次數(shù)作為學(xué)習(xí)成績。24小時后重測，同樣記錄潛伏期和一定時間內(nèi)的下臺次數(shù)作為記憶成績。圖1步過反應(yīng)裝置圖圖2步下反應(yīng)裝置圖電痙攣休克是指將電流通過動物頭顱引發(fā)癲癇的實驗方法，是一種研究記憶遺忘的有效方式。電痙攣休克后，動物先后經(jīng)歷跳起、側(cè)倒、震顫、強直、排尿、陣攣、木僵、可塑性蠟樣等姿勢，最后恢復(fù)正?！，F(xiàn)有研究認(rèn)為，短時記憶的機制是神經(jīng)通路中的電活動，因為具有電活動的性質(zhì)而不穩(wěn)定，因此強烈的電痙攣休克可以通過阻斷電活動從而干擾動物的短時記憶，導(dǎo)致其出現(xiàn)逆行性遺忘，習(xí)得的消極回避反應(yīng)無法保持。而長時記憶的形成鞏固的本質(zhì)是在神經(jīng)元、腦區(qū)或亞腦區(qū)之間發(fā)展出穩(wěn)定的新聯(lián)系，內(nèi)在生理基礎(chǔ)即微觀結(jié)構(gòu)中神經(jīng)元突觸聯(lián)結(jié)強度的改變（趙晶輝,王巖,&翁旭初,2003）。通過以上動物模型的記憶實驗可以研究短時記憶是如何轉(zhuǎn)化為長時記憶的。由于短時記憶是一種不穩(wěn)定的電活動，如果在短時記憶剛剛形成且尚未轉(zhuǎn)化成長時記憶時對其電活動進行干擾，則剛剛形成的短時記憶將無法轉(zhuǎn)化成長時記憶，從而導(dǎo)致逆行性遺忘的產(chǎn)生，動物習(xí)得的行為將無法保持（肖健，2006）。本實驗采用被動回避反應(yīng)中步過的實驗范式，并設(shè)置接受電痙攣休克的實驗組和不接受電痙攣刺激的對照組，通過記錄大鼠在實驗操作前后進入暗室的潛伏期，考察在接受電痙攣休克前后大鼠對于厭惡刺激的短時記憶情況。實驗預(yù)期電痙攣休克會干擾短時記憶的電活動，使得實驗組大鼠表現(xiàn)出逆行性遺忘，即實驗組大鼠接受電痙攣刺激后進入暗箱的時間顯著低于控制組大鼠。2實驗方法2.1實驗對象 相同品系成年雄性SD大白鼠12只，其中6只作為實驗組接受電痙攣刺激，另外6次作為控制組。2.2實驗用品多功能實驗箱（穿梭箱），實驗箱控制器，秒表，460V電擊電源，電擊夾，導(dǎo)線，0.9%生理鹽水。2.3實驗程序2.3.1潛伏期基值的測定將動物放入實驗箱，任其在箱內(nèi)探索5min。隨后將大鼠置于明間內(nèi)，用秒表測定動物從開啟滑門到進入暗箱的時間（即潛伏期）。讓動物在箱內(nèi)呆10s后放回籠里，如此反復(fù)三次，每次間隔5min。計算三次潛伏期的平均值。實驗組與控制組的大鼠均進行此操作。2.3.2一次性被動回避學(xué)習(xí)動物第四次進入暗箱后，關(guān)閉滑門，立即由實驗箱控制器通過箱底電柵給與電擊作為厭惡刺激（36V，1‐1.5mA），電擊持續(xù)5s，待聽到大鼠嘶叫后取出大鼠，關(guān)閉實驗箱控制器。2.3.3電痙攣休克將剛剛進行完被動回避學(xué)習(xí)的大鼠兩耳戴上墊有鹽水紗布的電極，用460V電源電擊1s。進行電痙攣休克時動作應(yīng)該迅速，休克與被動回避學(xué)習(xí)間的間隔時間不宜超過1min。對照組大鼠則不進行此步驟。2.3.4效果的測定將實驗組與對照組大鼠放回鼠籠中休息，1小時后，再次分別測定兩只動物進入暗箱的潛伏期（若180s后大鼠仍未進入暗箱，則按照180s進行統(tǒng)計），比較兩只動物潛伏期的長短，并分別與其潛伏期基值的平均數(shù)進行比較。實驗結(jié)果統(tǒng)計6個組的實驗組和控制組大鼠的三次自由探索以及最后效果測定時進入暗箱的潛伏期，如表1。其中，基線是自由探索時期大鼠進入暗箱的潛伏期的平均值?？梢钥闯鰯?shù)據(jù)波動性比較大。表1大鼠進入暗箱潛伏期的統(tǒng)計值（s）M(SD)第1次第2次第3次基線效果測定實驗組對照組22.65(29.44)5.84(7.73)35.93(70.65)5.43(6.06)30.06(40.83)15.23(19.94)29.55(47.38)8.83(12.93)121.69(162.58)47.81(69.14)將實驗組與對照組大鼠在前三次探索時期進入暗箱的潛伏期與效果測定階段進入暗箱的潛伏期進行比較，如圖3。圖3實驗組與對照組大鼠隨試次變化進入暗箱的潛伏期將實驗組與對照組大鼠潛伏期的基線值和效果測定階段進行對比，如圖4?？梢钥闯觯徽撌窃谧杂商剿麟A段還是在效果測定階段，實驗組大鼠的潛伏期都大于對照組。圖4實驗組和對照組的潛伏期基線值與效果測定基線值比較使用重復(fù)測量方差分析的方法，以電痙攣前后的數(shù)據(jù)（包括基線和效果）作組內(nèi)變量，以是否經(jīng)過電痙攣作組間變量。結(jié)果表明，測驗試次的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)(1,10)=3.16,p=0.15（雙側(cè)）。實驗組大鼠進入暗箱的潛伏期和控制組大鼠無顯著差異，F(xiàn)(1,10)=1.60,p=0.24（雙側(cè)）。而且兩個因素間也不存在顯著的交互作用，F(xiàn)(1,10)=0.52,p=0.49（雙側(cè)）。討論實驗結(jié)果表明，電痙攣休克前后大鼠的潛伏期并無顯著差異，而且實驗組與對照組之間也無潛伏期上的顯著差異，表明電痙攣休克并沒有明顯地影響大鼠的短時記憶鞏固過程。這一結(jié)果與實驗預(yù)期是不相符的。根據(jù)實驗預(yù)期，電痙攣休克會使得實驗組大鼠表現(xiàn)出逆行性遺忘，即在接受電痙攣休克之前兩組大鼠的潛伏期無顯著差異，而在接受電痙攣刺激后，實驗組大鼠進入暗箱的時間顯著低于控制組大鼠。這一交互的結(jié)果則可以表明，實驗組大鼠經(jīng)過電痙攣刺激后，短時記憶的鞏固受到了影響。在本實驗中，實驗組大鼠在受到電痙攣刺激并休息1個小時后，行動力與活力明顯不如受電刺激之前，更多地呆在原地，而不是四處探索，并且表現(xiàn)出更多的焦慮行為，如梳理毛發(fā)等。導(dǎo)致這個現(xiàn)象發(fā)生的原因可能是經(jīng)過電痙攣刺激后，雖然大鼠的短時記憶受到了影響，但同時也會使大鼠產(chǎn)生更多的基于疼痛的恐懼感。因此當(dāng)實驗組大鼠被從鼠籠拿出來并放入一個新環(huán)境（穿梭箱）時會產(chǎn)生更多的恐慌與焦慮，進而影響實驗組大鼠的潛伏期成績。實驗過程中也出現(xiàn)了一些操作上的問題。首先是實驗中的主試效應(yīng)，因為主試已經(jīng)知道實驗組大鼠和對照組大鼠，因此在進行實驗時可能因為對兩組大鼠不同的態(tài)度影響其潛伏期成績，如有些被試會通過語言、肢體、表情等方式鼓勵經(jīng)過電痙攣刺激后的實驗組大鼠快點進入暗室，大鼠可能因為受到驚嚇而更快地進入暗室，或者因為受到驚嚇而減少探索行為，而這些因素都會對結(jié)果分析產(chǎn)生影響。其次，實驗操作的標(biāo)準(zhǔn)化有問題，不同主試對于計時的標(biāo)準(zhǔn)并不相同，在開始計時狀態(tài)與停止計時狀態(tài)的選取上并沒有做到一致，有的主試認(rèn)為只要大鼠看到了門（表現(xiàn)為朝門的方向看過去），就可以開始計時，而有的主試認(rèn)為只有當(dāng)大鼠看到了門并且朝門走過去時，那一瞬間才可以掐表計時。不同的標(biāo)準(zhǔn)也會導(dǎo)致這次的實驗數(shù)據(jù)存在較大偏差。雖然本實驗是按照經(jīng)典的思路進行的，但是因為操作或者控制變量上的一些不足，導(dǎo)致實驗結(jié)果與預(yù)期產(chǎn)生了較大偏差，在以后的實驗中，應(yīng)當(dāng)對于上述討論的因素進行嚴(yán)格控制，以更好地完成實驗并得到預(yù)期結(jié)果。同時，近來越來越多的研究表明，不僅電痙攣刺激可以影響大鼠的短時記憶以及學(xué)習(xí)功能，一些微量元素、腦震蕩等外界條件的變化也會導(dǎo)致記憶結(jié)構(gòu)和能力上的變化。在進一步的實驗中，我們可以嘗試通過其他方式（如注