欣软行为学：浅析动物奖励性操作条件反射实验（skinner）装置的组成及实验方法
2022-03-21 10:03:35
标签： 斯金纳行为实验 skinnerbox 斯金纳操作行为实验
前言
条件反射是广泛采用的动物行为研究模式，主要包括经典的条件反射、操作条件反射。其中操作条件反射是在经典条件反射的基础上引入的新的行为模式。标准的操作箱包括条件刺激信号、操作工具和奖励物质，是被广泛使用的行为学设备，动物在操作箱内的行为可以从多个方面反映其注意、判断、决策和思维等认知能力。奖励性操作条件反射对动物的行为表现干扰少，心理伤害刺激小，从而被广泛使用。
认知功能受损对精细复杂操作任务的学习记忆能力的影响显著。在防护措施上强调对军事人员完成精细复杂操作任务的反应、判断、决策和学习记忆能力等进行改善评价。传统的行为学评价方法获取信息量少，智能化程度低，所获得的指标仅能评估动物条件反射获得的快慢，无法获取动物精细的认知行为信息。奖励性操作条件反射实时测试系统利用计算机对信号资源进行综合分析、优化重组、挖掘，建立了针对不同认知功能与操作方式的实验模式，以及针对不同操作任务与学习记忆评价的敏感行为评价指标体系。
奖赏训练
选取8周龄 Wistar 大鼠 20 只3d的适应性饲养。自第 4 天起进入连续 7 d 的限制饮食与双瓶( 蔗糖水 － 纯水)
饲养阶段。自第11天开始连续 3d 的奖赏训练，在奖赏训练模式第1 /2 /3天奖赏物质次数分别为 30 /25 /20 次;
实验时间为 20min。NPs 显著低于组内平均水平且活动量少的大鼠将被淘汰。
操作条件反射学习
选取奖赏训练后鼻触次数与组内均值相当的18只大鼠继续操作条件反射学习，方法同基本指标可靠验证。连续3d获得 50
次奖赏物质，视为已稳定形成操作式条件反射，可进入下一模式实验。
连续多次操作测试
选取已建立稳定操作条件反射的15只 Wistar 大鼠进行连续多次( FR2，FR4) 操作反应能力测试，两种程序各进行
3d。奖赏获得所需踏板操作次数为 2 或 4; 连续踏板操作间隔为 2s 或 3s; 实验时长为30min;
终止条件为实验时间到或获得奖赏物质 50 次。
视觉信号辨识
选取已建立稳定操作条件反射的 15 只 Wistar
大鼠进行条件信号辨识训练，蓝灯为正确信号灯，红灯为错误信号灯，奖赏获得踏板次为 1，实验时长 28 min; 两灯交替间隔为120
s，在蓝色信号灯给出时，大鼠进行踏板操作可以获得奖赏物质，而红色信号灯给出时则不能获得奖赏物质，记录指标见表
1。在消退模式中除了出现条件刺激信号并没有奖赏物质的给出，目的是考察在去除奖赏物质后大鼠对不同信号记忆的再现能力，其它实验参数和评价指标与辨识模式一致。
研究表明奖赏训练模式可使动物将信号灯
－糖水奖励形成经典的条件反射，能够反映动物对奖赏物质的兴趣、注意力等。操作条件反射训练在动物已形成的经典条件反射中加入踏板，LNP
可敏感地判断动物对操作条件反射的认知能力。在连续多次操作测试中，动物获得 1
次奖赏所需要进行的踏板操作次数增多，且要在规定的时间内完成，动物需要准确记忆条件刺激信号的内涵，并对自身行为进行调整。此模式中
Rs，P( R/LP) ，LNP
等指标可敏感、准确的评价失重条件下动物对操作反应时间的判断力和对踏板操作方式变化的注意力和反应力。视觉信号辨识模式主要考察动物在已建立操作条件反射基础上对视觉条件信号的辨识记忆能力，动物需要对不同刺激信号集中注意并记忆，还需在限定的时间内对自身行为做出正确的判断并控制对非奖赏信号的操作行为。CLPs
和 CLPR 等指标可以准确地反映模拟失重条件下动物对信号的辨识、感知和记忆能力。
附录
上海欣软信息科技有限公司VisuSkinner斯金纳箱实验系统是专为啮齿类动物设计的高效率、高通量的操作行为评价系统。在这个系统中，我们提供了许多标准的范例，并提供了采集和分析数据的全套功能。这些标准任务，能够直接转换成用于灵长类和人类的操作行为模型。我们可以根据您的研究需要对任务计划和数据分析进行定制。基本结构由软件和硬件组成：在箱壁的一边安装有踏杆或者探鼻装置，孔洞里面安装有红外对射管，同时在箱体的墙壁上安装有食物槽，食物槽连接给食器用于食物奖赏（固体或者液体）。并且配备有隔音箱及摄像装置，隔音箱用于屏蔽外界环境对老鼠行为的干扰，摄像装置用于记录老鼠操作的原始视频。用户可以根据自己的实验需求在软件界面自由编辑实验流程，真正达到灵活化自主化。
上海欣软
XR-XJ408型斯金纳操作行为箱
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欣软行为学：浅析动物奖励性操作条件反射实验（skinner）装置的组成及实验方法
前言
条件反射是广泛采用的动物行为研究模式，主要包括经典的条件反射、操作条件反射。其中操作条件反射是在经典条件反射的基础上引入的新的行为模式。标准的操作箱包括条件刺激信号、操作工具和奖励物质，是被广泛使用的行为学设备，动物在操作箱内的行为可以从多个方面反映其注意、判断、决策和思维等认知能力。奖励性操作条件反射对动物的行为表现干扰少，心理伤害刺激小，从而被广泛使用。
认知功能受损对精细复杂操作任务的学习记忆能力的影响显著。在防护措施上强调对军事人员完成精细复杂操作任务的反应、判断、决策和学习记忆能力等进行改善评价。传统的行为学评价方法获取信息量少，智能化程度低，所获得的指标仅能评估动物条件反射获得的快慢，无法获取动物精细的认知行为信息。奖励性操作条件反射实时测试系统利用计算机对信号资源进行综合分析、优化重组、挖掘，建立了针对不同认知功能与操作方式的实验模式，以及针对不同操作任务与学习记忆评价的敏感行为评价指标体系。
奖赏训练
选取8周龄 Wistar 大鼠 20 只3d的适应性饲养。自第 4 天起进入连续 7 d 的限制饮食与双瓶( 蔗糖水 － 纯水) 饲养阶段。自第11天开始连续 3d 的奖赏训练，在奖赏训练模式第1 /2 /3天奖赏物质次数分别为 30 /25 /20 次; 实验时间为 20min。NPs 显著低于组内平均水平且活动量少的大鼠将被淘汰。
操作条件反射学习
选取奖赏训练后鼻触次数与组内均值相当的18只大鼠继续操作条件反射学习，方法同基本指标可靠验证。连续3d获得 50 次奖赏物质，视为已稳定形成操作式条件反射，可进入下一模式实验。
连续多次操作测试
选取已建立稳定操作条件反射的15只 Wistar 大鼠进行连续多次( FR2，FR4) 操作反应能力测试，两种程序各进行 3d。奖赏获得所需踏板操作次数为 2 或 4; 连续踏板操作间隔为 2s 或 3s; 实验时长为30min; 终止条件为实验时间到或获得奖赏物质 50 次。
视觉信号辨识
选取已建立稳定操作条件反射的 15 只 Wistar 大鼠进行条件信号辨识训练，蓝灯为正确信号灯，红灯为错误信号灯，奖赏获得踏板次为 1，实验时长 28 min; 两灯交替间隔为120 s，在蓝色信号灯给出时，大鼠进行踏板操作可以获得奖赏物质，而红色信号灯给出时则不能获得奖赏物质，记录指标见表 1。在消退模式中除了出现条件刺激信号并没有奖赏物质的给出，目的是考察在去除奖赏物质后大鼠对不同信号记忆的再现能力，其它实验参数和评价指标与辨识模式一致。
研究表明奖赏训练模式可使动物将信号灯 －糖水奖励形成经典的条件反射，能够反映动物对奖赏物质的兴趣、注意力等。操作条件反射训练在动物已形成的经典条件反射中加入踏板，LNP 可敏感地判断动物对操作条件反射的认知能力。在连续多次操作测试中，动物获得 1 次奖赏所需要进行的踏板操作次数增多，且要在规定的时间内完成，动物需要准确记忆条件刺激信号的内涵，并对自身行为进行调整。此模式中 Rs，P( R/LP) ，LNP 等指标可敏感、准确的评价失重条件下动物对操作反应时间的判断力和对踏板操作方式变化的注意力和反应力。视觉信号辨识模式主要考察动物在已建立操作条件反射基础上对视觉条件信号的辨识记忆能力，动物需要对不同刺激信号集中注意并记忆，还需在限定的时间内对自身行为做出正确的判断并控制对非奖赏信号的操作行为。CLPs 和 CLPR 等指标可以准确地反映模拟失重条件下动物对信号的辨识、感知和记忆能力。
附录
上海欣软信息科技有限公司VisuSkinner斯金纳箱实验系统是专为啮齿类动物设计的高效率、高通量的操作行为评价系统。在这个系统中，我们提供了许多标准的范例，并提供了采集和分析数据的全套功能。这些标准任务，能够直接转换成用于灵长类和人类的操作行为模型。我们可以根据您的研究需要对任务计划和数据分析进行定制。基本结构由软件和硬件组成：在箱壁的一边安装有踏杆或者探鼻装置，孔洞里面安装有红外对射管，同时在箱体的墙壁上安装有食物槽，食物槽连接给食器用于食物奖赏（固体或者液体）。并且配备有隔音箱及摄像装置，隔音箱用于屏蔽外界环境对老鼠行为的干扰，摄像装置用于记录老鼠操作的原始视频。用户可以根据自己的实验需求在软件界面自由编辑实验流程，真正达到灵活化自主化。
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