客座博客:看看操作性行为

Giorgio Bergamini和Sean Durkin是来自瑞士Idorsia制药公司的高技能科学家，专门研究啮齿动物临床行为范式。在本博客中，他们提供了操作行为的专家观点，以及我们如何在视频跟踪的帮助下提高对这种复杂行为的理解。

看看操作性行为:视频跟踪的好处

什么是操作性行为?如何进行测试呢?

操作性测试已被广泛用于研究实验动物的情感和认知功能。它基于操作性条件反射的概念，在该概念中，动物的行为是通过按照特定规则(强化计划)预定的强化物(例如，食物奖励)来维持的。五选择序列反应时间任务(5CSRTT)是操作性测试的一个典型例子，它被广泛用于研究注意力和冲动控制。在5CSRTT中，给动物展示5个孔，每次试验一个操作性线索(即光刺激)呈现在其中一个孔中;鼻子戳进被照亮的缝隙，就会得到食物奖励。

操作性测试的一些优点是什么?

操作性试验比其他在规定条件下评估动物自发行为的试验有几个优点。具体来说，操作性技术为训练过的动物所表现出的行为提供了极好的实验控制，使其在实验过程中保持稳定。因此，行为行为在不同的实验中也变得非常可重复，这是一个特征，尤其适合于精神活性候选药物的纵向测试和比较。

标准操作性条件反射协议的缺点

通常，动物行为的评估是通过安装在操作腔中的红外波束破裂传感器来实现的:例如，传感器可以为发出的响应(例如，鼻子戳到孔)和收集奖励(例如，从食物杂志)提供时间戳。然而，根据不同的任务，仅根据传感器输出来解释结果可能会限制我们对动物行为及其意义的理解。

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事实上，动物通常被允许在操作符框内自由移动，它们相对于操作符提示的位置会严重影响它们的表现。这方面与人类的神经心理学测试条件反射有本质的不同，人类通常被指示不断地观察刺激出现的地方。例如，Turner等人(2016)评估了大鼠在注意力任务中的位置的影响及其对结果解释的影响:被省略的试验(即没有操作性反应的试验)通常与大鼠远离并没有看向线索(即被照亮的光圈)[1]有关。因此，一个被省略的尝试可能被认为是警惕性降低的标志，而反应的省略实际上取决于线索不在动物的视野之内。

通过视频跟踪扩展我们对操作性行为的理解

改善我们对操作行为的理解和解释的一种方法是在经典的基于传感器的读数中添加视频跟踪。可以采用不同的实验方法:

• 视频可以与基于传感器的输出同步录制，以实现对动物位置的离线跟踪，从而根据动物的位置从分析选择的试验中排除:例如，Clemensson等人(2020)在5CSRTT期间使用视频记录来区分被省略的试验(当大鼠没有注意到操作光线索时)和那些大鼠对线索[2]表现出降低兴趣或警惕性的试验。或者，离线跟踪也可以用于更好地理解动物在不同训练和测试阶段的行为:例如，Mazziotti等人(2020)表明，在操作性训练过程中，单次训练的距离会减少，而速度不会减少，这表明反应时间的减少取决于实现操作性任务[3]的电机序列的优化。此外，通过检测在测试过程中操作区经常访问的区域，他们确定了老鼠执行任务时可能使用的刻板策略。Iversen等人(2002)也使用离线视频跟踪来评估操作任务执行的不同阶段的行为策略:在连续强化计划中，大鼠显示出刻板的操作响应地形，而在消失阶段，大鼠显示出可变的响应地形[4]。
• 另一种方法是使用闭环实验设置(例如，Werkhoven等人，2019年)，实时跟踪动物的位置，并使用该信息命令操作装置(例如，只有当动物头部与操作刺激所在的腔室壁形成特定角度时，才触发试验)[5]。例如，Schweihoff等人(2021)开发了DeepLabStream工具，该工具允许实时跟踪动物的位置和头部方向，这样视觉线索只呈现给面对屏幕的动物，刺激将在屏幕上显示[6]。

将操作性条件反射与视频跟踪相结合

考虑到本博客中提到的所有因素，将经典操作协议与来自视频跟踪(离线或实时)的信息集成在一起，可以提高我们对动物在执行操作任务期间的行为的理解(Kuroda等人，2018)，并增加啮齿类动物和人类之间测试条件的相似性[7]。