腦聲小店基于深度科研洞察，專注為動物實驗提供"簡器械·精實驗"解決方案。我們突破高精設備局限，開發手工定制化儀器及配件，通過科研巧思將基礎工具轉化為創新實驗方案。產品涵蓋行為學裝置、操作輔助工具等，使實驗室在保持操作簡效的同時，實現精細化數據采集，助力科研人員以創造性思維發掘簡易儀器的潛在科研價值。

光纖鈣信號記錄

光纖鈣成像技術，是通過光纖采集鈣離子依賴的熒光蛋白強度變化，實時監測并記錄腦內神經元的活性變化。通過基因編輯技術或是病毒特異性的啟動子和增強子，可以使GCaMP蛋白在不同類型神經元上特異性表達。GCaMP蛋白本身帶有綠色熒光，在結合鈣離子后熒光基團構象發生改變，熒光強度增強，與鈣離子解離后，熒光強度減弱。所以腦內神經元的活性可以用GCaMP蛋白的熒光信號變化來表征。與傳統的在體電生理技術相比，光纖鈣成像技術便于操作，能夠更加直觀的反映腦內神經元的活性。使用的光纖記錄系統，波長465nm的激發光通過光纖被聚集到特定腦區，激發GCaMP蛋白的熒光信號。被激發的熒光蛋白信號可以被光纖末端采集，沿著光纖反向傳播至激光發生器，由光電倍增管檢測到熒光強度信號。光纖記錄時將小鼠置于FCS實驗箱內適應10-15分鐘。光纖鈣信號記錄實驗所使用的病毒策略如下，rAAV-EF1α-DIO-GCaMP6m和rAAV-THCre的混合病毒注射到小鼠左側ZI中；rAAV-EF1α-DIO-GCaMP6m和rAAV-mDLx-Cre的混合病毒注射到小鼠右側ZI中，光纖分別植入至雙側ZI上方。

條件性恐懼實驗

FCS包括恐懼記憶的習得、提取、消退、再提取的過程，也是研究恐懼學習生物學基礎和神經環路機制的重要模型。FCS是在巴普洛夫條件反射的基礎上建立的，首先對動物進行反復的條件性刺激CS和非條件刺激US的配對訓練，使動物習得CS和US的關聯，當CS再次呈現時，就會聯想到US而產生僵直反應，這就是FCS恐懼習得過程。而后，使動物反復經歷CS而不與US配對，動物就會弱化先前習得的CS和US的關聯，CS呈現時也不會聯想到US而表現出僵直反應，這就是FCS的消退過程。FCS設備箱通過實時視頻采集分析技術（15幀/秒）采集動物行為學視頻，并將采集到的視頻進行動作細化區分，定義動物的活動狀態，分析動物的活動（Mobility）、靜止（Immobility）和僵直（Freezing）等活動行為。基本沒有除呼吸外的其他活動作為動物僵直狀態的判定標準。預先設定好行為學采集軟件的各項參數，并在整個FCS實驗周期內保持參數的一致性。

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FCS程序：第一天為適應階段，將小鼠放入實驗箱內，然后給予聲音刺激CS（頻率14kHz，強度60dB，持續180秒），使其適應實驗環境。24小時后（第二天）進入恐懼習得階段，小鼠適應環境2分鐘后給予聲音刺激CS持續28秒，隨后進行聯合足底電擊US（電流強度0.7mA，持續2秒）。CS與US進行配對訓練共3次，每兩次訓練之間的間隔為30秒。CS與US配對訓練結束后1分鐘，將小鼠放回到鼠籠中。CS與US恐懼習得過程完成后24小時（第三天），對小鼠進行恐懼提取檢測，將小鼠實驗箱換成黑白條紋的背板，后面幾天的實驗也一直使用黑白條紋的背板，適應2分鐘后單獨給予180秒聲音刺激CS，不給予US刺激，聲音結束后1分鐘后將小鼠從實驗箱中取出。實驗第四天進行恐懼消退1階段，將小鼠放入實驗箱內適應2分鐘后單獨給予28秒聲音刺激CS，不給予US刺激，CS聲音刺激共20次，每一次為一個Test，每兩個Test之間的間隔為32秒，相鄰4次Test作為一個Bin。最后一個Test檢測結束后1分鐘將小鼠放回鼠籠。實驗第五天進行恐懼消退2階段，整個程序同恐懼消退1階段。恐懼消退2結束后24小時（第六天），對小鼠進行恐懼再提取檢測，小鼠適應環境2分鐘后單獨給予180秒聲音刺激CS，CS結束后1分鐘將小鼠放回鼠籠。使用位于實驗箱上方的視頻采集系統采集小鼠的行為活動，并分析小鼠僵直行為。

實驗周期內，每天實驗之前都先將光纖跳線連接到小鼠頭部固定的光纖上，同時記錄ZIDA和ZIGABA能神經元的鈣信號變化。當天實驗結束后將光纖跳線從小鼠頭部小心拔掉。鈣信號的采集與分析：FCS的適應、提取和再提取階段，截取聲音刺激CS之前10秒和之后180秒這一時間窗內的熒光強度F，FCS的習得和消退階段，截取聲音刺激CS之前10秒和之后40秒這一時間窗內的熒光強度F。聲音刺激CS之前10秒至0秒這一時間段的平均熒光信號強度作為基線F0。△F/F=(F-F0)/F0來表征上述時間窗內小鼠對聲音刺激CS的熒光強度變化，進而反映神經元的活性變化。所有△F/F值按照聲音刺激CS發起時間作為0點對齊。

FCS適應階段首先將跳線連接到小鼠頭部固定的光纖上，小鼠放入電擊箱內自由探索2分鐘后，給予180秒CS聲音刺激（60dB，14kHz）。聲音結束1分鐘后將跳線從小鼠頭部光纖上小心拔掉，放回鼠籠。小鼠僵直行為（Freezing）由置于實驗箱上方的行為學軟件記錄設備全程監控并記錄，同時光纖鈣信號記錄系統記錄小鼠左側ZIDA能神經元和右側ZIGABA能神經元在FCS適應階段的變化。僵直率（%）= 僵直時間（s）/總時間（s）× 100%。Freezing是小鼠等嚙齒類動物受到威脅性或傷害性刺激時的一種應激反應，是嚙齒類動物表達恐懼的方式，具有特異性，表現為以呼吸活動為主、幾乎無其它活動的僵立靜止狀態，小鼠在自發運動過程中也會產生一定比例的基礎僵直比例。行為學結果顯示，在FCS的適應階段（第1天），小鼠在CS聲音刺激期間的僵直率與基線相比沒有明顯變化，說明在適應階段，聲音刺激CS對于小鼠來說并沒有傷害性。

參考文獻：

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