背景
十年來，觸屏法已成為一種高效、有效的嚙齒動物診斷方法。目前，觸摸屏已廣泛應(yīng)用于認知測試和轉(zhuǎn)化研究中嚙齒類動物模型的治療篩選。它允許行為、損傷和藥理學研究。

組成部分
觸屏室由一個帶有紅外框架的屏幕和一個帶有獎勵系統(tǒng)的斯金納箱組成。
MED Associates Touchscreen 軟件Klimbic
  試驗獨特的非匹配測定（TUNL）是一種觸摸屏操作性調(diào)節(jié)程序，允許同時定量小鼠和大鼠的工作記憶和模式分離。在本研究中，我們使用TUNL測定來量化C57BL / 6J和DBA / 2J小鼠的這些認知能力。在TUNL測試階段，會在7x3（5x3，10x5等）的矩陣中隨機出現(xiàn)一個提示圖案，持續(xù)若干秒，隨后在一定的延遲時間后，隨機在兩個位置出現(xiàn)圖案，實驗動物需要觸碰與提示圖案非匹配位置的圖案才可獲取獎勵。

• 在試驗前，雄性C57BL / 6J小鼠在它們在10-18周齡時進入實驗，此時它們被單獨安置。老鼠可以自由取水，但被控制進食（體重保持在基準體重的85%~95%）。，溫度受控的環(huán)境（21±1°C）中，以12：12的光：暗循環(huán)。
• 環(huán)境適應(yīng)訓練階段:小鼠必須記住呈現(xiàn)出來的的刺激圖像（1個白色方塊刺激），并且進行選擇，當小鼠準確觸到白色刺激區(qū)域，使之從屏幕消失（此階段刺激出現(xiàn)后為無限時間，小鼠不觸便不會消失），小鼠可獲得1顆圓粒食物獎勵，隨后屏幕自動呈現(xiàn)下一次刺激在此期間，給食器的凹槽處常亮起黃燈（以提示獎勵出現(xiàn)的位置），該位置的記憶被量化。
• 樣品訓練階段：​當小鼠在1h內(nèi)準確觸碰屏幕后獲得至少30次獎勵，便可進入樣品訓練階段：小鼠需要選擇黑色觸屏背景上顯示的白色刺激，位于行和列矩陣中隨機顯示的位置。小鼠必須對刺激物進行鼻戳，使之從屏幕上消失。隨后是持續(xù)時間的短暫延遲（這段時間是可變可控的），通常以秒為單位，刺激出現(xiàn)后，小鼠若不觸碰屏幕，20秒后刺激自動消失。當小鼠觸碰刺激區(qū)域，就會判定為正確，將會獲得1顆圓粒獎勵，（此階段給食器凹槽處只會在選擇正確后亮燈提示）。啟動下一輪刺激需要小鼠將鼻子探入給食器的凹槽處才可觸發(fā)。
• TUNL測試階段​：當小鼠在1h內(nèi)獲得至少30次獎勵，便可進入TUNL測試階段，在觸摸屏上呈現(xiàn)的2個白色刺激：先前呈現(xiàn)的樣本刺激和在矩陣中隨機選擇的位置呈現(xiàn)的新刺激。小鼠必須嗅探新的刺激（即在樣品階段未出現(xiàn)的刺激）才能獲得1顆圓粒食物獎勵。在每次試驗中，兩個刺激間的延遲為2秒。若先前呈現(xiàn)的樣本刺激10秒內(nèi)小鼠并未觸碰，則判定為missed，不會再出現(xiàn)新的刺激，依舊從前線呈現(xiàn)的樣本刺激開始。當小鼠對于2秒延遲學習和完成度達標后，可繼續(xù)增加實驗難度，在實驗中隨機出現(xiàn)2s，4s以及8s延遲，通過實驗進行操縱以探測工作記憶，并且通過實驗操縱樣品刺激和新型刺激之間的距離可以探測模式分離。
• 在TUNL測試期間，每次試驗都從室燈和刺激燈的照明開始。當小鼠對位于刺激燈正下方的食物容器進行鼻戳時，刺激光熄滅，樣本刺激隨機呈現(xiàn)在觸摸屏上5×3矩陣中的十個位置之一。當老鼠對刺激物進行鼻戳時，它立即從屏幕上消失。在此之后，發(fā)生了3個延遲之一（5，10，15 s）。在延遲期間，室燈亮起，后部刺激燈熄滅，觸摸屏上不顯示任何內(nèi)容。延遲是在每項試驗中隨機選擇的。在延遲結(jié)束時，后部刺激燈被照亮，以指示可以通過對食物容器的鼻子戳來啟動選擇階段。當小鼠對食物容器進行鼻戳時，刺激光熄滅，選擇階段開始。在選擇階段，屏幕上同時呈現(xiàn)兩個刺激。首先是樣本刺激（不正確的選擇），它呈現(xiàn)在與樣品階段呈現(xiàn)相同的位置。第二種是新穎的刺激（正確的選擇），它在觸摸屏上的5×3矩陣中的隨機位置呈現(xiàn)。樣本刺激和新型刺激之間的水平距離和垂直距離，在每次試驗中隨機且獨立地變化。如果小鼠在選擇階段對正確的刺激進行嗅探，則通過給食器獎勵1顆圓粒食物。如果小鼠在選擇階段對不正確的刺激進行嗅探，則通過熄滅室燈10秒來提供超時。獎勵或超時后有5秒鐘的試驗間隔。下一次試驗在試驗間隔之后開始。
• 如果有需要，可添加校正試驗用于TUNL試驗。具體來說，如果在試驗的選擇階段做出了錯誤的選擇，那么在下一次試驗中會出現(xiàn)相同的刺激模式。這一直持續(xù)到鼠標在選擇階段做出正確的選擇。采用這種策略是為了避免鼠標產(chǎn)生難以解決的側(cè)偏，即所有選擇都指向右側(cè)或左側(cè)。在KLIMBIC圖像設(shè)置界面可以進行連續(xù)呈現(xiàn)相同圖像的設(shè)置。為了確保小鼠在TUNL測試期間處于“任務(wù)”狀態(tài)，在（1）呈現(xiàn)樣本刺激，（2）點亮刺激燈以指示可以啟動選擇階段，以及（3）在選擇階段呈現(xiàn)刺激后，使用15秒中間保持。具體來說，在試驗過程中的每一個時間點，如果小鼠未能在15秒內(nèi)用鼻子捅屏幕上的刺激物或通過用鼻子捅食物容器啟動選擇階段，則試驗終止。當小鼠完成64個試驗（不包括遺漏的試驗）或60分鐘后（以先發(fā)生的為準）終止試驗。

​實驗分析：
分析因素包括樣提示圖像和選擇期之間的延遲（0、5、10、15秒）、選擇期兩個圖像之間的水平距離（1、2、3；從兩個圖像的最小距離到最大距離排序）和選擇期圖像之間的垂直距離（1、2；從兩個圖像之間的最小距離到最大距離排序）。此后，這些變量分別縮寫為延遲、水平距離和垂直距離。水平距離和垂直距離類別中兩個選擇圖像的相對位置。

• C57BL/6J小鼠和DBA/2J小鼠完成訓練階段所需的訓練次數(shù)沒有顯著差異
• C57BL/6J小鼠在0、5和10秒延遲時的正確率顯著高于DBA/2J小鼠（圖3a）。C57BL/6J小鼠和DBA/2J小鼠的表現(xiàn)在15秒延遲上沒有顯著差異。C57BL/6J和DBA/2J小鼠之間的最大差異是0秒延遲，在此期間，工作記憶對性能的影響可以忽略不計。
•  C57BL/6J小鼠和DBA/2J小鼠在最容易辨別時的表現(xiàn)沒有差異，在此期間，兩個選擇相刺激以最寬的距離顯示。相反，與C57BL/6J小鼠相比，DBA/2J小鼠在更困難的辨別上的表現(xiàn)明顯受損

• 當選擇相刺激出現(xiàn)在最寬的水平距離時，C57BL/6J小鼠和DBA/2J小鼠的性能在所有延遲都是等效的（a，d）。相反，當選擇相刺激呈現(xiàn)在中間水平距離（b，e）和狹窄水平距離（c，f）時，DBA/2J小鼠的性能相對于C57BL/6J小鼠顯著受損。這種性能損害在多個延遲時觀察到，最一致的是在0秒延遲時，當模式分離而不是工作記憶預(yù)期可以解釋性能變化時。無論選擇相刺激之間的垂直距離如何，都可以觀察到這種水平分離缺陷（a與d、b與e、c與f）。

結(jié)論：討論
總結(jié)
使用TUNL觸摸屏操作性條件反射分析，評估了小鼠（C57BL/6J，DBA/2J）、樣本和選擇階段之間的延遲（0、5、10、15秒）、選擇階段刺激之間的水平距離（1、2、3）、選擇階段刺激之間的垂直距離（1、2）以及這些變量之間的相互作用對TUNL性能的影響。C57BL/6J小鼠相對于DBA/2J小鼠表現(xiàn)出更好的TUNL辨識；樣本和選擇階段之間的延遲增加損害了TUNL辨識；增加水平距離有利于TUNL辨識；增加垂直距離會影響TUNL辨識。除了這些主要影響外，我們還觀察到應(yīng)變和延遲的統(tǒng)計顯著交互作用，以及應(yīng)變和水平距離的統(tǒng)計顯著交互作用。當選擇相刺激出現(xiàn)在最寬的水平距離時，C57BL/6J小鼠和DBA/2J小鼠的TUNL表現(xiàn)在所有延遲都是等效的。相反，當選擇相刺激出現(xiàn)在較窄的距離（即，相對較難辨別）時，DBA/2J小鼠的表現(xiàn)相對于C57BL/6J小鼠明顯受損。這種性能損害在多個延遲時觀察到，最一致的是在0秒延遲時，當模式分離而不是工作記憶預(yù)期可以解釋性能變化時。總的來說，這些數(shù)據(jù)揭示了DBA/2J小鼠相對于C57BL/6J小鼠的模式分離損傷，但不是工作記憶損傷。
任務(wù)參數(shù)對小鼠TUNL表現(xiàn)的影響：延遲、水平距離和垂直距離，延遲（b）和水平距離（圖2c，d）的影響與預(yù)期一致，具體來說，辨識能力隨著延遲持續(xù)時間的增加而下降，而隨著水平距離的增加而提高。相比之下，垂直距離對辨識能力的影響不如預(yù)期。具體來說，在選擇階段，當樣本圖像和新圖像出現(xiàn)在同一行（靠得更近）而不是不同行（相距更遠）時，小鼠的表現(xiàn)明顯更好（e，f）。這一觀察結(jié)果與最初的TUNL研究（使用大鼠進行）的一般觀察結(jié)果形成對比，即當實驗圖像較遠時，模式分離最容易。對本研究中違反直覺的發(fā)現(xiàn)的一種可能解釋是，小鼠對頂行或底行都有反應(yīng)。當刺激物在同一行時，頂部或底部偏差不會影響表現(xiàn)。相反，當刺激位于不同的行時，對頂部或底部行做出反應(yīng)的偏差會影響表現(xiàn)。在未來的研究中，這個問題可以通過排除垂直距離作為變量來解決（即，僅使用一行刺激）。據(jù)我們所知，水平和垂直距離對TUNL性能的顯著影響從未分離。相反，刺激物之間的距離被視為一個單一變量，通過增加垂直和水平距離22進行操縱。本研究的結(jié)果表明，至少在小鼠中，水平距離和垂直距離應(yīng)被視為TUNL分析的獨立變量。

參考文獻：Dickson, P.E., Mittleman, G. Working memory and pattern separation in founder strains of the BXD recombinant inbred mouse panel. Sci Rep 12, 69 (2022). 關(guān)于小鼠觸屏系統(tǒng)設(shè)備的更多資料，歡迎咨詢：
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