标准式斯金纳箱

 

产品说明

         条件行为操作箱(斯金纳箱)是由B.F.斯金纳于20世纪30年代创造设计用于研究操作性条件反射的一种典型仪器,因而又叫操作性条件反射测试箱。斯金纳箱系统提供多种标准实验任务范式,可选的刺激和行为操作组件有纯音刺激、强度可调的声音刺激、白噪音刺激、强度可调的光刺激、液体奖赏、颗粒奖赏、触鼻探测、标准或加厚压杆操作、头部进入监测等,可进行高效的啮齿类动物认知能力评估,用于脑和行为科学的研究,比如阿尔兹海默症、帕金森、精神分裂症、亨廷顿舞蹈症、注意力缺陷、强迫症等。

 

产品特点

  • 动物活动区范围:30.5 x 26.0 x 20.0 cm;
  • 监测观察区范围:26cm W x 20cm H;
  • 不锈钢隔栅底板:隔栅大小4.775mm*中心孔15.494 mm*间距10.72mm;
  • 后部、顶部聚碳酸脂活动门,方便取放动物和操作;
  • 模块化面板设计,可以安装灯光、声音、触鼻、颗粒/液体、压杆等多种操作配件;
  • 双开门隔音箱:64.5 x 44.2cm,25dB(3米)隔音效果,灯光寿命不低于1000小时;
  • 45mg和20mg颗粒分配器:电压要求0-24/28V;
  • 蠕动泵液体奖励:运转速度57rpm,分配速度0.025 ml/sec- 0.20 ml/sec;
  • 具备LED活动箱灯光;
  • 1”直径圆形乳白色室内灯光刺激;
  • 提供8位输入/15位输出模块,提供多个信号模块电源和信号输入输出;
  • 0-5V TTL输出,同步控制光学系统、生理学系统等第三方设备;
  • 模块化布置软件,具备编程、记录和数据分析等多项功能;
  • 硬件环境设置、任务程序编程、程序运行、数据分析和数据总览等逻辑化操作;
  • 自主给药马达运转速度:3.3 RPM,0、15、30、45、60秒等多个时间限制可以设定;
  • 大鼠压杆: 3.8cm宽*1.27cm厚*1.5875cm,行程调节范围0.3175cm,力量调节范围0- 25g;
  • 小鼠压杆: 16mm宽*1.02mm厚*8.77mm,力量调节范围0-3g;
  • 触鼻孔:直径2.30cm*深度2.29cm,黄、绿、红灯光呈现刺激;
  • 7-阶水平声音刺激:90db大小,1000Hz、2000Hz、4000Hz、6000Hz、8000Hz、12000Hz和16000Hz频率可以设定;
  • 电刺激:0-5.10mA,分辨率0.02Ma。

 

 

斯金纳箱的任务模式及优势

          斯金纳箱一般包含触屏、压杆、鼻触、提示灯、奖赏等配件。那如何让实验动物在斯金纳箱内获得美味的食物,完成学习呢?解密走起!

          斯金纳箱的任务模式大部分建立在动物对奖赏渴望的心理因素上。进行任务前一周左右,先将动物进行饥饿处理,使动物体重控制在原有的85%-90%之间,以保证动物有动机去主动学习,完成任务。任务模式分为不同阶段,可由浅入深,逐步让动物学习。

          第一阶段:让动物学会如何获得奖赏。在动机的驱使下,动物会本能的不停探索箱子内部。程序可以设置为感应到动物嘴巴靠近奖赏口时,机器自动给予一定时间或者体积的奖励。一般三天之内,动物就可以熟练获得奖励(以规定时间内动物达成一定奖赏次数为标准)。

 

          下一阶段:增加更多操作性行为,例如压杆,触屏等,使相应行为与奖赏联系起来。例如实验可以设计为屏幕随机出现一个图形。基于动物探索的本能,当重复之前的行为得不到奖赏后,动物会进一步探索,相较之前的箱体环境,图形属于新鲜元素,当动物触摸图形,以奖赏作为反馈激励动物学习。

         实验任务一般会在规定时间内,设置一定的trail次数,每次trail之间会设置随机时间间隔(ITI,inter-trial interval),减少动物随机行为对数据的干扰。依据不同实验需求,可改变奖赏概率,任务难度等。像Operant Progressive-Ratio Test是逐步将需要付出的行为依比率增加,例如鼻触次数,压杆次数等。为激励动物做出行为,可将奖赏也按照相应比率增加。

         同时,实验任务中可以引入“delay”,以检测动物的记忆保持能力。以5孔选择反应实验(5-CSRT ,5-Choice Serial Reaction Time)为例,系统在其中一孔LED亮灯作为信号,动物若在预设时间内对点亮的孔做出正确的笔触响应,则给予食物或饮水奖励。因此,可以设置不同的测试次数,奖赏时间,提示时间,delay时间等,应用于不同的研究方向。

 

斯金纳箱的优势

优势1

          相较于常见的行为学系统,斯金纳箱实验数据的评估方式更加丰富,训练方式种类多,更有利于研究多个脑区之间的投射关系。除了依据实验范式得到行为的判断指标之外,通过全程的软件数据记录,可以分析动物任务表现中的注意力、动机等多种指标。

 

优势2

          斯金纳箱满足多样化实验场景。Lafayette斯金纳箱采用图形编程软件,可绘制逻辑关系图,易学易懂,可根据实验设计高效编程,常用实验范例可以直接购买使用,可记录实验事件数据,Raw Data可多次回溯分析,便于追踪处理数据。模块化搭配可根据实验需求选择需要的配置,不同实验动物模型可以定制适合的箱体。

 

优势3

          依据软件化操作和智能控制,斯金纳箱任务范式时间敏感性高,扩展功能丰富,可以结合光遗传,光纤记录,电生理等实验技术。

          以光遗传为例,光遗传学是一项整合了光学、遗传学、电生理等多学科的生物工程技术,其主要原理是采用基因操作技术将光感基因(如ChR2,NaHR3.0,Arch或OptoXR等)转入到特定类型的细胞中,进行特殊离子通道或GPCR表达。光感离子通道在不同波长的光刺激下,会对离子的通过产生选择性,从而造成细胞膜两边的膜电位发生变化,达到对细胞选择性兴奋或者抑制的目的。


斯金纳箱联接光遗传系统

          光遗传技术具有独特的高时空分辨率和细胞类型特异性两大特点,克服了传统手段(激动剂、抑制剂、电刺激等)许多缺点,能对神经元进行非侵入式精准定位调控。通过斯金纳箱系统与光遗传设备结合,可以控制设备在动物触发某项行为时,精准给予光刺激(ms级别的反馈速度),有效利用光遗传的高时空分辨率的特点,保证实验可控,精确。可以说,光遗传是斯金纳箱的最佳拍档之一!

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