震驚反射（Startle Reflex）是動物對潛在威脅的一種本能防御手段：當(dāng)受到強(qiáng)烈、突發(fā)的外部刺激，如聲音、光線或視覺上的沖擊時，全身肌肉屈曲反射并出現(xiàn)驚跳。感覺運(yùn)動門控則是一種神經(jīng)機(jī)制，主要作用是過濾掉無關(guān)刺激使大腦更高級的功能不被刺激超載，確保中樞神經(jīng)系統(tǒng)僅對有意義的感覺信息進(jìn)行深度編碼。當(dāng)多個刺激信號分先后出現(xiàn)時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)會優(yōu)先處理先出現(xiàn)的刺激信號；即使此后出現(xiàn)更強(qiáng)的刺激，機(jī)體驚跳反應(yīng)也會被抑制，這種現(xiàn)象被稱為前脈沖抑制（Prepulse Inhibition，PPI）。前脈沖抑制率是評估感覺運(yùn)動門控功能的主要參數(shù)。介導(dǎo)震驚反射和PPI的腦區(qū)位于腦干內(nèi)，包括耳蝸核、腦橋尾側(cè)網(wǎng)狀核、下丘和上丘、腳橋核和背外側(cè)被蓋核以及黑質(zhì)。此外，幾個皮質(zhì)邊緣區(qū)域也參與調(diào)節(jié) PPI，如伏隔核、腹側(cè)蒼白球、基底外側(cè)杏仁核、丘腦背內(nèi)側(cè)核等。

“震驚反射前脈沖抑制/Prepulse Inhibition of Startle Reflex” （下文統(tǒng)一簡稱為PPI）可以理解為在震驚反射實(shí)驗(yàn)中，通過觀察和分析前脈沖抑制現(xiàn)象來評估動物的感覺運(yùn)動門控功能。這種實(shí)驗(yàn)方法常用于研究精神疾病，如精神分裂癥，抑郁癥，亨廷頓舞蹈癥，自閉癥，強(qiáng)迫癥等，因?yàn)檫@類疾病通常與感知-運(yùn)動整合功能紊亂相關(guān)；也有研究證實(shí)阿爾茨海默征模型小鼠出現(xiàn)PPI缺陷。通過此實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家可以更深入地了解這些疾病的發(fā)病機(jī)制，為其治療和干預(yù)提供理論支持。例如：感覺運(yùn)動門控正常時能觀察到明顯的PPI現(xiàn)象，但患有精神分裂癥的個體出現(xiàn)PPI缺失，相關(guān)藥物能夠緩解或加劇這種現(xiàn)象。

前脈沖抑制作為一個重要的神經(jīng)學(xué)現(xiàn)象，與人類的認(rèn)知功能和心理健康密切相關(guān)。有學(xué)者證實(shí)，PPI可以進(jìn)行跨物種研究。在嚙齒類動物中進(jìn)行PPI測試具有轉(zhuǎn)化價值，可以評估多種治療方式（例如潛在的抗精神疾病藥物）的效果，并探索疾病背后的遺傳和神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。

Ugo Basile震驚反射系統(tǒng)

Ugo Basile震驚反射（PPI）系統(tǒng)能對大小鼠震驚反射前脈沖抑制進(jìn)行量化：系統(tǒng)包括可見/紅外光源、揚(yáng)聲器、壓力傳感器以及數(shù)據(jù)記錄和分析系統(tǒng)。對動物進(jìn)行聲、光、氣流刺激后，驚跳反應(yīng)引起的重力變化被壓力傳感器檢測并傳輸至數(shù)據(jù)記錄和分析系統(tǒng)進(jìn)行分析。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

1. 靈敏度高，自動檢測，外界環(huán)境干擾低

系統(tǒng)配備高靈敏度壓力傳感器，采樣頻率高達(dá)1Khz，能夠動態(tài)監(jiān)測動物的精細(xì)活動及相應(yīng)的重力變化，自動檢測動物驚跳反應(yīng)；同時，緊湊的設(shè)計(jì)以及高質(zhì)量隔音箱能夠最大程度降低外界環(huán)境對實(shí)驗(yàn)的影響。

2. 軟件功能強(qiáng)大界面直觀，實(shí)驗(yàn)參數(shù)自定義程度高

實(shí)驗(yàn)程序中的刺激、前刺激、刺激間隔可通過編程式控制自由設(shè)置（光、音量、音頻、白噪聲、氣流、輔助I/O接口）。實(shí)驗(yàn)類型包括前刺激實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)刺激實(shí)驗(yàn)、前刺激-刺激實(shí)驗(yàn)和基線采集。軟件帶有自動分析統(tǒng)計(jì)功能，可導(dǎo)出.csv格式的原始數(shù)據(jù)文件。

3. 實(shí)驗(yàn)覆蓋不同體型動物，支持高通量實(shí)驗(yàn)

根據(jù)動物體型不同，可提供大鼠、小鼠兩種測試平臺和四種動物固定器，小鼠、大鼠、肥胖大鼠均可測試。同時本系統(tǒng)支持高通量實(shí)驗(yàn)，可以同時測試多只動物并快速分析數(shù)據(jù)。

4. 拓展性強(qiáng)，提供吹氣刺激組件

系統(tǒng)可提供吹氣刺激升級組件，搭配不同類型的刺激類型使實(shí)驗(yàn)手段更多樣。也可選配同步視頻采集系統(tǒng)和Any-maze專業(yè)行為學(xué)視頻分析軟件，提取并分析視覺信息。

5. 組件通用，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本

Ugo Basile震驚反射系統(tǒng)的隔音箱體與條件恐懼系統(tǒng)完全通用，購置少量配件即可將本系統(tǒng)升級為震驚反射-條件恐懼通用系統(tǒng)，在研究感覺運(yùn)動相關(guān)的精神類疾病的同時還能涉及恐懼形成機(jī)制，情緒記憶和焦慮抑郁等方面。

實(shí)驗(yàn)方法和典型應(yīng)用場景

實(shí)驗(yàn)方法：小鼠放置于平臺上方透明固定器（90 x 45 x 50 mm），先讓動物適應(yīng)十分鐘并測試其聲驚嚇反應(yīng)。安裝在固定器側(cè)面的揚(yáng)聲器發(fā)出聲音刺激，高精度重力傳感器檢測驚嚇反應(yīng)的幅度和峰值并在驚嚇刺激開始后記錄 300 ms數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)分為兩種模式：1.單次驚嚇刺激：音量設(shè)置為120 dB，持續(xù)40 ms；2.前刺激-驚嚇刺激：首先是20 ms的前刺激，間隔80 ms后進(jìn)行 40 ms的 120 dB 驚嚇刺激。整個訓(xùn)練過程中持續(xù)存在 65 dB寬頻白噪音。整個測試協(xié)議包含 40 項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，由單次刺激實(shí)驗(yàn)和前刺激 + 驚嚇刺激實(shí)驗(yàn)（68、75、85 dB三種不同的前刺激）組成，實(shí)驗(yàn)以隨機(jī)順序出現(xiàn)，兩次試驗(yàn)之間的平均間隔為 15 s（ 9 至 21 s隨機(jī)）。整個PPI測試持續(xù)20分鐘，將前脈沖抑制率作為考察指標(biāo)。

前脈沖抑制不足，表明動物無法從大腦整合中過濾篩選出不必要的信息，這與感覺運(yùn)動門控失調(diào)有關(guān)。Sichler等人對Tg4-42小鼠（阿爾茨海默征模型小鼠）進(jìn)行PPI測試，Tg4-42小鼠的震驚反應(yīng)幅度和PPI抑制率顯著降低，而對刺激的反應(yīng)延遲更久。Tg4-42 小鼠在條件恐懼任務(wù)中表現(xiàn)出完整的聽力，這說明是由于感覺處理能力的改變而不是聽力障礙導(dǎo)致的 PPI 缺陷，他們的研究首次證明 Tg4-42 小鼠在疾病階段出現(xiàn)感覺運(yùn)動門控?fù)p傷。

Tg4-42小鼠的聲驚嚇反應(yīng)和前脈沖抑制率變化

Tirri等人對致幻劑25H-NBOMe及其鹵化衍生物進(jìn)行了多方面的評估,以便更好地了解這些致幻化合物對公眾健康造成的潛在威脅，特別是在需要特殊感覺運(yùn)動技能的駕駛和危險(xiǎn)工作中。 NBOMe系列（1-10 mg/kg，腹腔注射）和LSD（10 mg/kg，腹腔注射）的給藥導(dǎo)致聽覺驚嚇反射受損.隨后的PPI測試結(jié)果顯示,低劑量下的25I-NBOMe和25B-NBOMe就能表現(xiàn)出明顯的PPI抑制現(xiàn)象。結(jié)合視覺、聽覺、觸覺,反應(yīng)時間、曠場實(shí)驗(yàn)、抓力測試等一系列測試，25I-NBOMe和25B-NBOMe對小鼠的視覺、聽覺、反應(yīng)時間和感覺運(yùn)動門控（PPI）都有顯著的損害。這一結(jié)果為此類精神活性物質(zhì)的綜合評估和改造方向提供了一定參考。

圖文中涉及致幻劑的化學(xué)結(jié)構(gòu) 圖 25H-NBOMe等化合物對小鼠震驚反射現(xiàn)象的影響

圖 25H-NBOMe等化合物對小鼠PPI現(xiàn)象的影響

體外競爭性結(jié)合實(shí)驗(yàn)證實(shí)，MAM-2201和 AM-2201對CD-1鼠/人CB1和CB2受體均具有納摩爾親和力，且優(yōu)先選擇CB1受體。體內(nèi)研究表明，MAM-2201會引起視覺、聽覺和觸覺損傷，而這些損傷可通過CB1受體拮抗劑/部分激動劑AM-251預(yù)處理得到完全預(yù)防，表明CB1受體介導(dǎo)MAM-2201的作用機(jī)制。 MAM-2201僅在1mg/kg時降低小鼠的驚嚇反應(yīng)幅度，但0.1mg/kg的劑量即可抑制PPI，說明其對運(yùn)動和感覺門控功能存在有害影響。這些發(fā)現(xiàn)表明合成大麻素可能造成潛在的公共健康負(fù)擔(dān)，特別是駕駛和對感覺運(yùn)動相關(guān)對工作表現(xiàn)受損。

圖 MAM-2201對小鼠震驚反應(yīng)幅度和給藥15min、120min后PPI現(xiàn)象的影響

Ugo Basile簡介

Ugo Basile公司于1963年在意大利米蘭創(chuàng)立，公司創(chuàng)始人Ugo Basile先生曾是米蘭大學(xué)獸醫(yī)生理學(xué)系的首席實(shí)驗(yàn)技術(shù)員。他在開發(fā)和改良動物實(shí)驗(yàn)儀器方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，成功推出多種廣受好評的先進(jìn)儀器。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展和不斷的技術(shù)革新，Ugo Basile已經(jīng)成長為一家專注神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)方法、實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)的創(chuàng)新型公司。公司旗下產(chǎn)品作為全球科研工作者所信賴的科研工具，得到了數(shù)萬篇文獻(xiàn)引用。Ugo Basile也致力于與科研人員合作，將實(shí)驗(yàn)室原型機(jī)轉(zhuǎn)化為商用儀器，令廣大消費(fèi)者受益。

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