动物行为实验指南丨啮齿动物风险决策任务

所有行为实验均在操作性条件箱中进行测量。该装置配有电击栅栏地板和两个可伸缩的杠杆，杠杆位于连接食物分配器的食物槽两侧。每个杠杆上方、操作箱对面墙壁靠近天花板处以及食物槽顶部均设有指示灯（食物槽顶部延伸至操作箱天花板，以减少植入电极的大鼠活动对电极的干扰）。每个操作箱放置于隔音室内。

训练：

在进入风险决策任务之前，动物需要经过一系列工具性训练。训练前一天，大鼠被放入指定的操作箱中适应5分钟，同时在其家笼中投放少量蔗糖颗粒，以减少其对新环境的恐惧反应。

训练开始时，通过每隔20±10秒单次发放38粒糖丸的方式，让大鼠学会将食物槽与奖赏联系起来，在糖丸未被取走前持续点亮食物槽灯光。当大鼠学会去食物槽取食后，开始进行按压杠杆训练。在此阶段，其中一个杠杆伸出，大鼠可通过按压杠杆获得最多50次固定比率-1（FR-1）的奖赏。每次训练中仅训练一个杠杆，不同训练阶段左右杠杆顺序随机安排。在掌握每个杠杆的按压动作后，大鼠进入头部深入食物槽的延长训练阶段。当大鼠将头部保持在亮灯状态的食物槽中达1秒钟后，灯光熄灭，左侧或右侧杠杆伪随机地伸出。按压杠杆后，杠杆收回，给予一粒糖丸奖赏，并重新点亮食物槽灯光。如果在提示出现后的10秒内未进行反应，则试验结束，并进入30秒的时间暂停期，期间所有灯光熄灭。当大鼠成功完成每个杠杆各35次反应后，进入奖赏数量辨别训练阶段。在此阶段，每个杠杆分别设定为“大量”或“少量”奖赏（不同个体间左右杠杆对应的奖赏量平衡设置）。通过伪随机方式，每次只伸出一个杠杆共4次，按压大量奖赏杠杆可获得三粒糖丸，而按压少量奖赏杠杆则获得一粒糖丸。每侧杠杆各伸出四次（总共八次试验）之后，头部进入动作会同时使两个杠杆一起伸出（即“选择”试验）。按压任意一个杠杆都会获得相应的奖赏，并收回两个杠杆，随后进入10±4秒的试验间隔期（ITI）。大鼠在此阶段持续训练，直到表现出稳定偏好选择大量奖赏杠杆为止，随后进入风险决策任务（RDT）阶段。

风险决策任务：

在风险决策任务（RDT）中，大鼠需要在大量奖赏和少量奖赏之间做出选择，其中选择大量奖赏伴随着遭受足底电击惩罚的风险。每个试验分为两个区块（0%风险vs50%风险），每个区块包括8次强制选择试验，随后是40次自由选择试验。设置强制选择试验是为了让大鼠了解更新后的风险情况。在每次试验中，仅有一个杠杆上方的提示灯与食物槽灯光同时亮起。当大鼠将头部进入亮灯的食物槽并持续1秒钟后，食物槽灯光熄灭，并伸出与该提示灯相对应的杠杆。每个杠杆伪随机顺序呈现，确保同一杠杆连续出现不超过两次。

图一 风险决策任务（RDT）示意图

在完成了八个强制选择试验后，大鼠进展到自由选择试验。这些试验与强制选择相似，但在选择阶段两个杠杆均可用，从而可以测量对安全结果与风险结果的偏好。首先，点亮食物槽灯和位于两杠杆上方的提示灯，然后实验对象通过将头伸入点亮的食物槽中持续1秒来启动试验。要求在杠杆伸出前保持这一秒钟的不动有助于分析决策过程中引发的神经元活动，而不受选择或其他运动开始的影响。完成这一保持阶段后，食物槽和杠杆提示灯熄灭，杠杆从食物槽两侧伸出。按动任一杠杆会同时收回两个杠杆，点亮食物槽，并在0.5秒延迟后提供小（1颗）或大（3颗）奖励。大奖励伴随有轻微的（0.3毫安），持续1秒的足部电击惩罚，这种惩罚与2个不同的概率（区块1为0%，区块2为50%）的大奖励选择相关联。风险区块的顺序（升序风险：0% 50% 或降序风险：50% 0%）在不同实验对象间是平衡的。一次10±4秒的间隔时间（ITI）会在食物投放后15秒或食物被取走后（以先发生者为准）开始。

数据记录：

在强制选择和自由选择试验中，如果在刺激呈现后的15秒内未能开始进入阶段或按下杠杆，则立即开始一个ITI并将该试验标记为遗漏。在1秒试验开始保持期间从食物槽过早撤回也会立即开始一个ITI并记录为失败。实验对象需要通过按压杠杆完成每个试验才能继续进行任务。反应遗漏或开始失败迫使实验对象在ITI之后重复未完成的试验。

注意事项：

此完成试验的标准确保实验对象在每个区块内都能暴露于当前的风险情境下，以及有足够的自由选择试验来限制行为期间获得的电生理数据中的试验间变异性。