習得性無助實驗模型的建立與檢測方法

起源：
習得性無助現(xiàn)象最早在20世紀60年代初由Mowrer博士的一名研究生Richard L. Solomon觀察到的，當時他在測試經(jīng)典巴甫洛夫條件作用和工具學習這兩個過程在原則上是否可以分離和獨立。他觀察到，適度延長不可控的創(chuàng)傷事件經(jīng)歷會導致后來意想不到的行為變化。之后，Overmier和Seligman于1968年開展了著名的實驗：起初把狗關在籠子里，只要鈴聲一響，就對它進行電擊，狗關在籠子里逃避不了電擊，多次實驗后，鈴聲一響，還沒進行電擊，狗就伏倒在地開始呻吟和顫抖，即使把籠門打開，狗也不會逃走了。他們得出結論：將受試動物數(shù)小時內暴露于一個無法控制的創(chuàng)傷刺激事件中3-5分鐘，會導致受試動物行為應對、聯(lián)想學習和情緒表達方面的顯著缺陷，他們將這些現(xiàn)象稱為習得性無助。

應用：
習得性無助是常見的抑郁模型，常用于轉基因、行為干預和藥理學研究的抗抑郁的有效性驗證

關鍵因素：
習得性無助源于厭惡刺激（如電擊）的不可控或不可避免的性質，而不是厭惡刺激本身。為此在有些文獻中，會將實驗動物分為三組^[1]，分別為可回避電擊組、不可回避電擊組、非電擊組 ，實驗數(shù)據(jù)表明只有不可回避電擊組的老鼠會出現(xiàn)習得性無助的行為表現(xiàn)。根據(jù)電擊可回避的方式不同，可分為穿梭回避電擊、壓桿停止電擊等。有相關文獻報道，小鼠實驗中，穿梭逃避的數(shù)據(jù)更好^[2]。

常用的習得性無助模型有2種^[3]：

1. 急性習得性無助(acute learned helplessness)，通過讓動物遭受不可避免和不可預測的電擊而誘發(fā)；
2. 先天性習得性無助癥(congenital learned helplessness)，通過挑選急性習得性無助的動物品系選擇性繁育而來。

以急性習得性無助模型為例，分別介紹兩篇高分文獻中的大小鼠實驗方案。
實驗材料：
動物若干（實驗成功率約為60%，所以需要提前計算造模動物數(shù)量）、Panlab穿梭箱系統(tǒng)（包含隔音箱、電擊發(fā)生器、檢測軟件等）
 

實驗流程：

整個完整的習得性無助實驗分為造模時期和檢測時期，研究表明在造模結束后的24-48h內動物習得性無助表型顯著，72h小時后有所衰退，超過80%的無助動物在至少1周內仍處于習得性無助狀態(tài)^[2]。

1、小鼠^[4]

造模時期：
實驗組：為期5天；將小鼠放入穿梭箱的一側（單側箱體尺寸：長20cm*寬17cm*高20cm），關閉中間隔層的門；之后給予小鼠70次無法逃避的足底電擊，電擊強度為0.5mA；電擊持續(xù)時間為3s，電擊的間隔時間（ITIs）為15s（或隨機間隔5-15s）；

對照組：來自于實驗組的同籠小鼠，將小鼠放入穿梭箱的一側，關閉中間隔層的門，與實驗組同等時間處理（與實驗組平行進行）。

檢測時期：
將造模后的小鼠放入隔層門打開的穿梭箱中，讓其在穿梭箱兩側自由探索3分鐘，然后關閉隔層的門。此階段包括30次電擊測試，每個電擊間隔30秒。每次電擊試驗開始前，隔層的門都會升起來，緊接著給予強度0.5mA、持續(xù)時間為15s的電擊，當動物穿梭至另一側時，則電擊終止。檢測動物從電擊的一側穿梭至無電擊的另一側所需的潛伏期（若動物未穿梭，則記錄為逃避失敗，且以15秒作為逃避潛伏期）。造模成功的動物，逃避失敗率顯著提高，且平均逃避潛伏期顯著增長。

2、大鼠^[3]
造模時期：
實驗組：為期5天；將大鼠放入穿梭箱的一側（單側箱體尺寸：長30cm*寬25cm*高30cm），關閉中間隔層的門；40分鐘內給予120次不可控無法逃避的足底電擊，電擊強度為0.8mA；每次電擊的持續(xù)時間隨機在5s-15s不等，且電擊的間隔時間（ITIs）也不可預測；

對照組：來自于實驗組的同籠大鼠，將大鼠放入穿梭箱的一側，關閉中間隔層的門，放置40分鐘（與實驗組平行進行）。

檢測時期：
將造模后的大鼠放入穿梭箱內，打開中間隔層的門，允許動物在穿梭箱中探索5分鐘；隨后給予30次足底電擊（電擊強度為1.2mA，持續(xù)時間為10秒，隨機ITIs為24±12秒）進行習得性無助行為評估，每次電擊開始時穿梭箱的門將自動升起，如果動物完全穿越到籠子的另一邊，足底電擊終止。評估標準：如果動物在10秒的電擊中沒有逃避，則記錄為逃避失敗；如果動物在10秒的電擊時間內穿到箱子另一側，則測量平均逃避潛伏期。造模成功的動物，逃避失敗率顯著提高，且平均逃避潛伏期顯著增長。

【參考文獻】

1. H Anisman et al. Rodent models of depression: learned helplessness induced in mice. Current protocols in neuroscience.doi: 10.1002/0471142301.ns0810cs14(2001)
2. Chourbaji, S. et al. Learned helplessness: Validity and reliability of depressive-like states in mice. Brain Research Protocols 16, 70-78, doi 10.1016/j.brainresprot.2005.09.002 (2005).
3. Li, B. et al. Synaptic potentiation onto habenula neurons in the learned helplessness model of depression. Nature 470, 535-539, doi:10.1038/nature09742 (2011).
4. Brachman, R. A. et al. Ketamine as a Prophylactic Against Stress-Induced Depressive-like Behavior. Biol Psychiatry 79, 776-786, doi:10.1016/j.biopsych.2015.04.022 (2016).