一、實驗原理

條件性恐懼實驗系統(tǒng)（場景恐懼系統(tǒng)）用于小型嚙齒類動物（大、小鼠）環(huán)境相關(guān)條件性恐懼實驗研究。嚙齒類動物在恐懼時會表現(xiàn)出特有的不動狀態(tài)（Freezing），動物在這種情況下傾向于保持靜止不動的防御姿勢?？挂钟羲幙梢悦黠@縮短不動狀態(tài)持續(xù)的時間。

實驗過程中，實驗對象被給與一個聲音信號（條件刺激），隨后給予電擊（非條件）刺激。該訓(xùn)練稱為條件性訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)束后實驗動物進行聲音信號或環(huán)境聯(lián)系性實驗。一般情況下嚙齒類動物對相應(yīng)的環(huán)境和不同環(huán)境下同樣的聲音信號都會做出明顯的條件性恐懼反應(yīng)，如靜止不動。這種測試可以在訓(xùn)練結(jié)束后立刻或幾天后進行可以提供在條件信號影響下短期和長期記憶的信息。

二、產(chǎn)品描述

SuperFcs是一款基于視頻圖像識別處理的動物Freezing行為檢測系統(tǒng)，采用上海欣軟公司自主研發(fā)的幀對幀算法（Fream to Fream）實時判斷實驗過程的Freezing、immobility以及mobility狀態(tài)。該系統(tǒng)完全可以替代我們的實驗員，降低了早先人眼觀測記錄的誤差。

SuperFcs對實驗過程錄像并對圖像跟蹤分析，最多同時支持1-16只動物實驗，指標(biāo)數(shù)據(jù)自動輸出到PC機，可對實驗過程進行分析并可打印實驗報告?？蓮V泛用于大、中專醫(yī)科院校、科研單位進行實驗教學(xué)、抗抑郁類藥物以及恐懼記憶機制的研究工作。

三、系統(tǒng)特點

1. 大鼠和小鼠

在條件性恐懼實驗過程中，大鼠和小鼠表現(xiàn)出不同的狀態(tài)行為。SuperFcs軟件可以同時應(yīng)用于大鼠和小鼠實驗。

2. 高通量

SuperFcs軟件支持1-16只動物同時開展實驗。所有的測試指標(biāo)都是在實驗過程中實時同時產(chǎn)生的，錄像完畢可以將測試指標(biāo)一鍵導(dǎo)出至Excel表。每只動物可以單獨開始和單獨停止分析。

3. 三種狀態(tài)

通過對比動物在實驗過程中的位置變化和活動量增減行為，我們的SuperFcs可以準確判別動物的Freezing狀態(tài)、immobility以及mobility狀態(tài)。這三種狀態(tài)在實驗進行中都會在軟件里實時顯示。

4. 狀態(tài)關(guān)系圖

每只動物視頻采集分析結(jié)束后，軟件可以繪制出動物不同狀態(tài)的關(guān)系圖。用戶可以非常直觀的了解動物的行為特征變化與當(dāng)前活動量的關(guān)系。這些所有的狀態(tài)關(guān)系圖支持用戶復(fù)制粘貼到Office文檔。

5. 數(shù)據(jù)深度分析

SuperFcs根據(jù)用戶設(shè)定的實驗刺激參數(shù)分段將動物的實時狀態(tài)分析出來，并記錄各種狀態(tài)的潛伏期以及持續(xù)時間，方便對實驗整個過程進行后期統(tǒng)計。

6. 狀態(tài)閾值

SuperFcs軟件采用上海欣軟自主研發(fā)的“幀對幀分析（Frame to frame analysis）”技術(shù)，提供動物位移變化閾值和活動量閾值設(shè)置，用戶可以對不同區(qū)域內(nèi)的參數(shù)進行自定義設(shè)置，滿足各種復(fù)雜情況下動物的狀態(tài)行為判斷。

7. 數(shù)據(jù)管理

用戶實驗結(jié)束后，可以通過修改狀態(tài)閾值，在“數(shù)據(jù)管理”選項里點擊“刷新實驗結(jié)果”按鈕，一秒就可以重新計算所有指標(biāo)。所有的數(shù)據(jù)按照狀態(tài)分類顯示并支持一鍵導(dǎo)出至Excel表。

8. 刺激方案可編程設(shè)計

SuperFcs軟件支持四種不同的刺激方式：純音刺激、白噪聲刺激、光刺激以及電刺激。

用戶可以通過自定義編程，給出各種刺激的開始時間與結(jié)束時間，來組合完成一系列復(fù)雜的刺激方案。

四、測試指標(biāo)

SuperFcs軟件將動物行為自動分為Freezing、immobility和mobility狀態(tài)。

1. Freezing持續(xù)時間、潛伏期、時間比（%）

2. Immobility持續(xù)時間、潛伏期、時間比（%）

3. Mobility持續(xù)時間、潛伏期、時間比（%）

4. 實驗總時間、軌跡圖、狀態(tài)關(guān)系圖

五、系統(tǒng)組成

條件性恐懼實驗系統(tǒng)主要有幾部分組成：

XR-XTS101 型條件刺激控制器

實驗箱（斯金納箱）

紅外攝像機

條件刺激裝置（喇叭、熒光燈、電柵欄）

隔音箱

1. XR-XTS101 型條件刺激控制器

動物行為專用條件刺激控制器基于微處理器控制，由上海欣軟信息科技有限公司開發(fā)，用于 行為實驗過程中產(chǎn)生各種條件性線索刺激，包含純音刺激、光刺激、白噪聲刺激、電刺激等。動物的行為在不同組合的條件性刺激下，通常會在學(xué)習(xí)記憶、認知能力、焦慮情緒以及神經(jīng)精神上有不同的反應(yīng)。

XR-XTS101 型條件刺激控制器采用 5 寸液晶電容觸摸屏操作，適用于多種動物行為范式，包 括穿梭實驗（shutter box）、避暗實驗、跳臺實驗、學(xué)習(xí)無助實驗、條件性恐懼實驗以及刺激造模實驗等。

2. 實驗箱（斯金納箱）

SuperFcs系統(tǒng)配置的實驗箱前后面板是透明的有機板制作，側(cè)面是黑白雙色有機板制作，便于體現(xiàn)動物不同的訓(xùn)練環(huán)境。實驗箱頂部安裝有條件刺激裝置。底部安裝電柵欄和屎尿盤，可以手動取出用于清洗。

電柵欄數(shù)量：2套（分別用于大鼠和小鼠）

3. 感紅外攝像機

攝像傳感器：1/3”SONY CCD

水平解析度：700線

鏡頭：固焦2.5-8mm，廣角/變焦

工作環(huán)境溫度：-20℃到+50℃

工作環(huán)境濕度：85﹪RH以下

電源：直流12伏 ± 1伏

功耗：180毫安

4. 條件刺激裝置

條件性恐懼實驗中，需要對動物加以聲刺激、光刺激以及電刺激等外部線索。

聲刺激：喇叭輸出，頻率可調(diào)（31～16K）可調(diào)，音量可調(diào)，最大120db，白噪聲，100db；

光刺激：LED光源，光強連續(xù)可調(diào)，12V2W，使用光刺激器時，需使用紅外濾光鏡和紅外照明；

電刺激：0～4mA恒流，0.01mA調(diào)整步長，64Hz正弦波刺激信號，9電極擾頻（交替）輸出，脈沖寬度30ms。

5. 隔音箱

隔音箱用于降低實驗過程中外部環(huán)境的干擾，提供一個相對穩(wěn)定的試驗環(huán)境。