脑声常谈丨啮齿动物习得性无助模型建立与评估

习得性无助（Learned Helplessness, LH）的动物模型是目前较公认的抑郁症动物模型之一，其理论依据直接来源于 Beck 的抑郁症认知理论。习得性无助行为是当人类或动物通过之前的经历，意识到自己无法控制周围的环境或可能发生在自己身上的事，开始以一种消极无助的方式去思考、感受或行动的状态。Seligman和 Overmier 等首先将狗暴露于重复不可逃避的电刺激（Inescapable Shock, IS）后，发现狗表现出“无助”样的行为，以至将动物放在可以逃避的电刺激环境中时，该动物也失去了逃避电刺激的能力。

习得性无助是一种经典的抑郁症动物模型，建立这种模型时首先将动物暴露于不可逃避的应激条件中，当这些动物再次暴露于可逃避的应激条件时则不再发生逃避反应。这种适应不良的行为即是LH。该模型与人类相似的抑郁行为表现为：对水和食物摄取减少；体重下降；减少活动、竞争、玩耍、理毛的时间；睡眠周期改变；降低对奖赏的反应；辨识错误率增加等。除了行为学的改变，LH大鼠的HPA轴功能亦发生改变，不能被地塞米松抑制，这与抑郁患者HPA轴功能亢进表现相一致。这种模型的无助行为还可以被不同的抗抑郁药物逆转，如三环类抗郁剂（Tricyclic Antidepressants，TCAs），单胺氧化酶抑制剂（Monoamine Oxidase Inhibitors，MAOIs）和5-HT再摄取抑制剂（Selective Serotonin Re-uptake Inhibitors，SSRIs）均可改善这种无助行为。该模型的出模率约在50%~75%左右，无外界影响的条件下，该无助行为可持续5天至两周。

一、动物分组

对实验动物随机分组，分别为正常组和脚底电刺激组。

二、对动物的应激处理

大鼠习得性无助模型

将脚底电刺激组大鼠放入20×10×10cm3电刺激箱内，电刺激箱底为铜管穿成的栅栏（1.5cm间隔），给予电刺激（0.8mA，持续15s，每1min±15s给一次电击），共20分钟。正常对照大鼠放入电刺激箱中20分钟，不接受任何刺激，然后从电刺激箱中将大鼠拿出。

1、动物分组：分为正常组（n=6）和接受LH行为训练大鼠组（n=22），后者经过行为检测后，又分为NLH大鼠（n=6）和LH大鼠（n=12）。

2、动物模型的制备：第1天上午，将大鼠放入20×10×10cm3笼内，笼底为铜管穿成的栅栏（1.5cm间隔）传送60次随机的不可逃避的足底电刺激（0.8mA，持续15s，每1min±15s给一次电击）。在无可逃避的电击后48h（第3天）开始进行回避训练。实验时使用60×21×30cm3的穿梭箱，其底面由铜管构成（1.0cm 间隔），穿梭箱被一块带有7×7cm2小门的钢板隔成两个相同的箱子。将动物单个的放入穿梭箱的一端，适应环境5min（只在第一次训练时进行），然后进行30 次回避训练（每次之间间隔30s）。每次训练的最初3s出现一个光信号，允许动物在此期间到达另一端的箱中以回避电击。若此间无回避反应发生，则光信号再持续出现 3s,同时还出现一个0.8mA的足部电击（持续3s）。若此间仍无逃避反应发生，则电击和光信号立即自动停止，同时将此记作一次逃避失败。在第3、4、5天上午均进行一次回避训练，每只大鼠均记录其逃避失败次数。正常大鼠第一天同样放于笼中1h，但不给予电击。接下来第3、4、5天接受与实验组大鼠相同的处理。在第6天上午，所有的大鼠均接受与第一天相同的电刺激20min。如果动物在10秒的电击中没有逃避，则记录为逃避失败；如果动物在10秒的电击时间内穿到箱子另一侧，则测量平均逃避潜伏期。造模成功的动物，逃避失败率显著提高，且平均逃避潜伏期显著增长。

小鼠习得性无助模型

当鼠暴露于不可避免的厌恶事件或刺激时，就会出现习得性无助。使用穿梭箱，将小鼠放入一个隔室中，并关闭另一隔室的门。然后，小鼠受到足部电击，无法逃脱。在这种情况下经过几次演示后，即使小鼠能够做到，也很难学会避免或逃脱足部电击。在不可避免地出现厌恶刺激（足部电击）后，小鼠了解到它无法控制这些呈现（或其环境）。这会导致普遍的无助行为（习得性无助），即使环境/突发事件发生变化，厌恶刺激不再不可避免，这种行为也会持续存在。

小鼠在电击室持续3天，对照小鼠被放置在电击室中相同的时间，没有不可避免的电击暴露。使用穿梭箱主动回避任务，在第三次训练后24小时评估LH。在此范例中，将小鼠放置在穿梭箱的一侧并允许探索穿梭箱5分钟，然后关闭隔层的门。适应期结束后，小鼠接受30次不可预测但可逃避的足部电击试验，强度为0.3mA，最长持续时间为24秒，不可预测的电击间隔为30-60秒。当动物穿梭至另一侧时，则电击终止。未能穿越到另一侧来终止电击将导致逃生失败。由于暴露于LH诱导刺激的小鼠可以在没有无助的情况下表现出压力恢复能力，因此还可计算习得性和非习得性无助(NLH)。检测动物从电击的一侧穿梭至无电击的另一侧所需的潜伏期（若动物未穿梭，则记录为逃避失败，且以15秒作为逃避潜伏期）。造模成功的动物，逃避失败率显著提高，且平均逃避潜伏期显著增长。

评估参数

检测动物从电击的一侧穿梭至无电击的另一侧所需的潜伏期（若动物未穿梭，则记录为逃避失败，且以15秒作为逃避潜伏期）。造模成功的动物，逃避失败率显著提高，且平均逃避潜伏期显著增长。观察逃避潜伏期，或者动物逃离厌恶性电击需要多长时间。对于习得性无助的动物群体来说，逃避潜伏期要高得多。

文献引用

1.Chourbaji S, Zacher C, Sanchis-Segura C, Dormann C, Vollmayr B, Gass P (2005) Learned helplessness: validity and reliability of depressive-like states in mice. Brain research Brain research protocols 16:70-78.

2.孙欣. 习得性无助大鼠脚底电刺激后海马c-Fos表达[D].华中科技大学,2008.

3.Seligman ME, Maier SF. Failure to escape traumatic shock. J Exp Psychol. 1967;74:1–9.

4.Dinges C W, Varnon C A, Cota L D, et al. Studies of learned helplessness in honey bees (Apis mellifera ligustica). J Exp Psychol Anim Learn Cogn, 2017, 43(2): 147-158.

5.Gilliss B, Malanga C J, Pieper J O, et al. Cocaine and SKF-82958 potentiate brain stimulation reward in Swiss-Webster mice. Psychopharmacology (Berl), 2002, 163(2): 238-248.

6.El-Ghundi M, O'dowd B F, Erclik M, et al. Attenuation of sucrose reinforcement in dopamine D1 receptor deficient mice. Eur J Neurosci, 2003, 17(4): 851-862.

阅读原文