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揭示跳臺實驗反射法耳鳴動物行為學模型的建立機制
閱讀：1419 發(fā)布時間：2020-12-30目的
建立跳臺反射法耳鳴動物行為學模型，豐富動物耳鳴的建模方法。
方法
Wistar大鼠20只，隨機平均分為2組：水楊酸組和對照組（每日分別經(jīng)腹腔注射10 %水楊酸鈉350 mg/kg/天和生理鹽水）。動物于隔音室內(nèi)進行條件反射訓練。經(jīng)10～14天的強化訓練后，動物形成“聲刺激-跳臺逃避”的條件反射。條件反射建立后動物給藥，分別記錄兩組動物在給聲期間及刺激間期跳上跳臺的次數(shù)。結果 水楊酸組動物給藥后每10次刺激間期中出現(xiàn)的跳臺動作為（3.9±1.6）次，經(jīng)方差分析，與對照組存在顯著性差異（P<0.05），說明大鼠經(jīng)注射水楊酸鈉后有耳鳴的產(chǎn)生。
結論
跳臺法耳鳴動物模型可有效驗證水楊酸動物耳鳴的產(chǎn)生，可為耳鳴的基礎研究提供一種理想模型。
耳鳴為耳科常見病，據(jù)英國的一項調(diào)查研究顯示，在成年人中，大約有10％的人曾患有持續(xù)性自發(fā)性耳鳴（prolonged spontaneous tinnitus），其中約1％的患者因嚴重的耳鳴而產(chǎn)生煩躁、焦慮和抑郁等癥狀，嚴重影響日常生活和工作。約2.5％的成年人因耳鳴癥狀曾入院治療。長期以來，由于缺少有效的動物耳鳴疾病模型，使得人們對耳鳴發(fā)生機理的研究進展緩慢，從而大大制約了耳鳴的治療進展。由于動物無法像人類那樣通過語言來描述耳鳴的產(chǎn)生，所以建立某種條件反射，通過對動物行為的觀察來間接判斷動物耳鳴的產(chǎn)生就成為建立耳鳴動物模型的基本原理。1988年Jastreboff等通過飲水抑制法，提出了Di一個經(jīng)典的急性水楊酸鹽耳鳴動物模型，使人們能夠深入研究耳鳴的發(fā)生機制和治療。2003年Guitton等對大鼠耳鳴的研究中利用跳臺反射的方法，通過建立一種“聲音刺激-電擊-逃避反應”的行為模式來觀察動物耳鳴，同樣也取得了較好的效果。本研究的目的是參考Guitton等的方法并加以適當改進，建立跳臺法耳鳴動物行為學模型，提供另一種有效的耳鳴建模方法。
1.1 動物 健康雄性白色Wistar大鼠20只，由北京維通利華實驗動物中心提供，并于北京大學醫(yī)學部動物實驗中心飼養(yǎng)。所有動物耳道清潔，耳廓反射靈敏，對電刺激反應敏感，體重285 g～468 g，平均354 g。
1.2 主要試劑與儀器 水楊酸鈉（sodium salicylate，美國Sigma公司）；屏蔽訓練箱（自制）；大鼠跳臺儀（上海欣軟信息科技有限公司，XR-3TD型）；飛樂牌揚聲器（YD-2502型，8Ω）；音頻信號發(fā)生器（GW GFG-8016D型）；功率放大器（紅巖牌HY5885A-400型）；示波器（ARON-BS5504型）；力盾牌數(shù)字時間繼電器（JS48S-S型）。
1.3 方法
1.3.1 動物分組 將動物平均隨機分為2組，第1組為水楊酸組，第2組為對照組，每組10只。
1.3.2 建立條件反射 動物于隔音室內(nèi)適應性分籠喂養(yǎng)，每籠4只。室內(nèi)溫度恒定控制在25℃，人工控制照明12小時燈光開/關使動物的晝夜節(jié)律保持穩(wěn)定，飲食及飲水充足，一直到實驗結束。
條件反射訓練于另一隔音室內(nèi)進行，各頻率背景噪聲均<25 dB SPL，每只動物均單獨進行訓練。動物置于自制的屏蔽訓練箱內(nèi)，箱頂揚聲器給予10kHz，60 dB SPL的外界聲刺激作為條件刺激，持續(xù)時間為10秒，非條件刺激為動物足底電擊（5mA），持續(xù)時間8秒，條件刺激和非條件刺激出現(xiàn)的時間間隔為2秒。訓練動物當聽到聲刺激信號后，因足底受到電擊而產(chǎn)生向箱內(nèi)絕緣跳臺跳躍的逃避反應。每次訓練的間隔期為3分鐘。每只動物每天連續(xù)訓練10次為一個訓練系列。記錄動物在給聲期間及刺激間期的行為反應，正確反應率為給聲期間動物正確跳上跳臺的百分率。經(jīng)過4～5天的適應性訓練，動物開始學會建立“聲刺激-跳臺逃避”的條件反射，連續(xù)4天未學會跳臺逃避的動物即被淘汰。再經(jīng)過7～10天的強化訓練，使此條件反射加強并穩(wěn)定。當每只動物至少在連續(xù)3個訓練系列中對聲音的正確反應率均≥80％，即可判定為條件反射建立成功。
隔音箱+跳臺箱，型號：XR-3TB
1.3.3 行為監(jiān)測 當動物條件反射建立成功后，即進入實驗觀察期，觀察藥物對動物行為反應的影響。此階段的動物行為觀測指標為：①正確反應率，為外界給聲時動物正確跳上跳臺的百分率；②假陽性反應，為每個訓練系列中動物在刺激間期的前1分鐘內(nèi)跳上跳臺的次數(shù)。足底電擊只在聲刺激后動物未能正確跳上跳臺時隨機給予。刺激間期動物若在跳臺上停留時間超過10秒，則人工將動物取下。整個行為監(jiān)測分為3個階段，給藥前期（1～2天）。給藥期（3～6天）：水楊酸組動物每日經(jīng)腹腔注射10％水楊酸鈉350 mg/kg，對照組每日經(jīng)腹腔注射生理鹽水350mg/kg。所有動物均連續(xù)給藥4天，并于每次給藥后2小時進行動物行為測試，記錄動物行為反應指標的變化。停藥期（7～11天）：兩組動物分別停止應用水楊酸鈉和生理鹽水，連續(xù)記錄停藥5天的動物行為反應指標。
1.3.4 統(tǒng)計分析 所有實驗數(shù)據(jù)均經(jīng)SPSS 12.0統(tǒng)計軟件處理，對實驗結果進行雙因素方差分析。第1組動物注射水楊酸鈉（3～6天）后2小時對聲音的正確反應率為（86.8±3.3）%，與給藥前相比（91.9±0.8）％，曲線呈輕度下降（P<0.05），停藥后逐漸恢復至給藥前水平（圖1）。第1組動物在給藥期的假陽性反應為（3.9±1.6）次，曲線較給藥前上升明顯（圖2）。與對照組動物相比，動物注射水楊酸后假陽性反應明顯增加，經(jīng)方差分析，二者存在顯著性差（P<0.05）。對照組動物各期之間的行為學指標無顯著性差異（P>0.05）。結果證明，水楊酸組動物確實感覺到了耳鳴的存在。在聲刺激的間隔期，盡管沒有外界聲刺激存在，但動物因感受到了耳鳴信號，從而誘發(fā)了對電擊的恐懼反應，導致出現(xiàn)跳臺動作，假陽性反應明顯增加。
3. 討論
水楊酸類藥物對人體具有明顯的耳毒性作用，長期大劑量使用會導致耳鳴、聽力下降，停藥后癥狀逐漸消失。臨床觀察聽力正常者長期服用大劑量（>350 mg/kg）水楊酸鹽后，幾乎100%有不同程度耳鳴產(chǎn)生。其血藥濃度于1～1.5小時后達峰值。由于水楊酸鹽具有引起耳鳴的成功率高、操作簡單、全身副作用小等優(yōu)點，因此，經(jīng)水楊酸鹽誘導建立的耳鳴動物模型是目前Z常用、有效的建模方法。1994年Jastreboff等利用飲水抑制方法，*成功設計出一套完整的經(jīng)水楊酸鹽誘導的動物急性耳鳴行為學模型，并通過試驗測得水楊酸鈉引起的耳鳴在聲音特性上與10 kHz，70 dB的純音基本一致。
耳鳴動物模型設計的基本原理是建立某種與耳鳴信號相關的條件反射，通過動物的行為學指標對動物有無耳鳴加以判斷。根據(jù)經(jīng)典條件反射和操作性條件反射的原理，形成條件反射的基本條件就是條件刺激與非條件刺激在時間上的結合，這個過程稱為強化。一般來說，一切來自體內(nèi)外的有效刺激只要跟非條件刺激在時間上結合（即強化），都可以成為條件刺激，形成條件反射，例如食物性條件反射、防御性條件反射等?；谝陨显?，2003年Guitton等利用跳臺法建立的耳鳴動物模型同樣取得了令人滿意的結果。本模型通過將“聲刺激”和“電擊-跳臺反應”在時間上進行結合、加強并終使動物建立“聲刺激-跳臺逃避行為”的條件反射。條件反射建立后，動物對聲音（10 kHz，60 dB SPL）反應敏感，并且通過7～10天的條件強化，動物對此條件反射的記憶時間較長，平均在6～7天內(nèi)對聲音的正確反應率可維持在80％以上，因此較為適合實驗周期相對較長的耳鳴實驗。另外，與飲水抑制法相比，此模型還具有在實驗過程中對動物的全身狀態(tài)影響較小的優(yōu)點，因此較適合應用于實驗中對動物身體狀態(tài)有特殊要求的情況，如實驗中對耳鳴動物進行的手術干預等。
本實驗采用Guitton等創(chuàng)立的跳臺法建立耳鳴動物模型，并對其訓練方法加以如下改進：
①針對文獻報道的條件聲刺激持續(xù)3秒，條件刺激結束1秒后給予30秒的非條件刺激的方式，考慮到耳鳴為持續(xù)性信號的特點，我們將條件聲刺激增加為10秒，以使外界聲信號與耳鳴的存在形式更為相似。非條件刺激時間持續(xù)8秒，使動物在接受電擊的同時始終有聲刺激的存在。
②文獻要求在條件刺激結束1秒后給予非條件刺激，但實驗過程中發(fā)現(xiàn)動物較難在1秒內(nèi)對聲音作出正確反應，我們將非條件刺激改為在條件刺激結束2秒后給予，取得良好效果。
③文獻中每次條件訓練的間隔期為1分鐘，我們在實驗中發(fā)現(xiàn)，訓練間隔期過短往往會造成動物對條件反射的過度強化，動物在間隔期沒有聲刺激的情況下后仍然出現(xiàn)頻繁的跳臺行為，導致正常狀態(tài)下的假陽性反應過高，影響實驗結果，對此我們將每次訓練的間隔期延長為3分鐘，有效控制了假陽性率的出現(xiàn)。
我們認為利用跳臺反射法建立的耳鳴動物行為模型具有成功率高、穩(wěn)定且可操作性好的優(yōu)點，可以應用于對耳鳴發(fā)生機制方面的研究。