Ugo Basile震惊反射系统 | 精神疾病发生机制、抗精神病药物、感觉运动门控功能研究的重要实验工具
2024-04-23209震惊反射（Startle Reflex）是动物对潜在威胁的一种本能防御手段：当受到强烈、突发的外部刺激，如声音、光线或视觉上的冲击时，全身肌肉屈曲反射并出现惊跳。感觉运动门控则是一种神经机制，主要作用是过滤掉无关刺激使大脑更高级的功能不被刺激超载，确保中枢神经系统仅对有意义的感觉信息进行深度编码。当多个刺激信号分先后出现时，中枢神经系统会优先处理先出现的刺激信号；即使此后出现更强的刺激，机体惊跳反应也会被抑制，这种现象被称为前脉冲抑制（Prepulse Inhibition，PPI）。前脉冲抑制率是评估感觉运动门控功能的主要参数。介导震惊反射和PPI的脑区位于脑干内，包括耳蜗核、脑桥尾侧网状核、下丘和上丘、脚桥核和背外侧被盖核以及黑质。此外，几个皮质边缘区域也参与PPI的调节，如伏隔核、腹侧苍白球、基底外侧杏仁核、丘脑背内侧核等。
“震惊反射前脉冲抑制/Prepulse Inhibition of Startle Reflex” （下文统一简称为PPI）可以理解为在震惊反射实验中，通过观察和分析前脉冲抑制现象来评估动物的感觉运动门控功能。这种实验方法常用于研究精神疾病，如精神分裂症，抑郁症，亨廷顿舞蹈症，自闭症，强迫症等，因为这类疾病通常与感知-运动整合功能紊乱相关；也有研究证实阿尔茨海默征模型小鼠出现PPI缺陷。通过此实验，科学家可以更深入地了解这些疾病的发病机制，为其治疗和干预提供理论支持。例如：感觉运动门控正常时能观察到明显的PPI现象，但患有精神分裂症的个体出现PPI缺失，相关药物能够缓解或加剧这种现象。
前脉冲抑制作为一个重要的神经学现象，与人类的认知功能和心理健康密切相关。有学者证实，PPI可以进行跨物种研究。在啮齿类动物中进行PPI测试具有转化价值，可以评估多种治疗方式（例如潜在的抗精神疾病药物）的效果，并探索疾病背后的遗传和神经生物学机制。
Ugo Basile震惊反射系统
Ugo Basile震惊反射（PPI）系统能对大小鼠震惊反射前脉冲抑制进行量化：系统包括可见/红外光源、扬声器、压力传感器以及数据记录和分析系统。对动物进行声、光、气流刺激后，惊跳反应引起的重力变化被压力传感器检测并传输至数据记录和分析系统进行分析。
系统配备高灵敏度压力传感器，采样频率高达1kHz，能够动态监测动物的精细活动及相应的重力变化，自动检测动物惊跳反应；同时，紧凑的设计以及高质量隔音箱能够Z大程度降低外界环境对实验的影响。
实验程序中的刺激、前刺激、刺激间隔可通过编程式界面自由设置（光、音量、音频、白噪声、气流、辅助I/O接口）。实验类型包括前刺激实验、强刺激实验、前刺激-刺激实验和基线采集。软件带有自动分析统计功能，可导出.csv格式的原始数据文件。
根据动物体型不同，可提供大鼠、小鼠两种测试平台和四种动物固定器，小鼠、大鼠、肥胖大鼠均可测试。同时本系统支持高通量实验，可以同时测试多只动物并快速分析数据。
系统可提供吹气刺激升级组件，搭配不同类型的刺激类型使实验手段更多样。也可选配同步视频采集系统和Any-maze专业行为学视频分析软件，提取并分析视觉信息。
Ugo Basile震惊反射系统的隔音箱体与条件恐惧系统完全通用，购置少量配件即可将本系统升级为震惊反射-条件恐惧通用系统，在研究感觉运动相关的精神类疾病的同时还能涉及恐惧形成机制，情绪记忆和焦虑抑郁等方面。
实验方法：小鼠放置于平台上方透明固定器（90 x 45 x 50 mm），先让动物适应十分钟并测试其声惊吓反应。安装在固定器侧面的扬声器发出声音刺激，高精度重力传感器检测惊吓反应的幅度和峰值并在惊吓刺激开始后记录 300 ms数据。实验分为两种模式：1.单次惊吓刺激：音量设置为120 dB，持续40 ms；2.前刺激-惊吓刺激：首先是20 ms的前刺激，间隔80 ms后进行 40 ms的 120 dB 惊吓刺激。整个训练过程中持续存在 65 dB宽频白噪音。整个测试协议包含 40 项实验，由单次刺激实验和前刺激 + 惊吓刺激实验（68、75、85 dB三种不同的前刺激）组成，实验以随机顺序出现，两次试验之间的平均间隔为 15 s（ 9 至 21 s随机）。整个PPI测试持续20分钟，将前脉冲抑制率作为考察指标。
前脉冲抑制不足，表明动物无法从大脑整合中过滤筛选出不必要的信息，这与感觉运动门控失调有关。Sichler等人对Tg4-42小鼠（阿尔茨海默征模型小鼠）进行PPI测试，Tg4-42小鼠的震惊反应幅度和PPI抑制率显著降低，而对刺激的反应延迟更久。Tg4-42 小鼠在条件恐惧任务中表现出完整的听力，这说明是由于感觉处理能力的改变而不是听力障碍导致的 PPI 缺陷，他们的研究S次证明 Tg4-42 小鼠在疾病阶段出现感觉运动门控损伤。
Tg4-42小鼠的声惊吓反应和前脉冲抑制率变化
Tirri等人对致幻剂25H-NBOMe及其卤化衍生物进行了多方面的评估,以便更好地了解这些致幻化合物对公众健康造成的潜在威胁，特别是在需要特殊感觉运动技能的驾驶和危险工作中。NBOMe系列（1-10 mg/kg，腹腔注射）和LSD（10 mg/kg，腹腔注射）的给药导致听觉惊吓反射受损.随后的PPI测试结果显示,低剂量下的25I-NBOMe和25B-NBOMe就能表现出明显的PPI抑制现象。结合视觉、听觉、触觉,反应时间、旷场实验、抓力测试等一系列测试，25I-NBOMe和25B-NBOMe对小鼠的视觉、听觉、反应时间和感觉运动门控（PPI）都有显著的损害。这一结果为此类精神活性物质的综合评估和改造方向提供了一定参考。
文中涉及致幻剂的化学结构
25H-NBOMe等化合物对小鼠震惊反射现象的影响
25H-NBOMe等化合物对小鼠PPI现象的影响
体外竞争性结合实验证实，MAM-2201和 AM-2201对CD-1鼠/人CB1和CB2受体均具有纳摩尔亲和力，且优先选择CB1受体。体内研究表明，MAM-2201会引起视觉、听觉和触觉损伤，而这些损伤可通过CB1受体拮抗剂/部分激动剂AM-251预处理得到完全预防，表明CB1受体介导MAM-2201的作用机制。MAM-2201仅在1mg/kg时降低小鼠的惊吓反应幅度，但0.1mg/kg的剂量即可抑制PPI，说明其对运动和感觉门控功能存在有害影响。这些发现表明合成大麻素可能造成潜在的公共健康负担，特别是驾驶和对感觉运动相关对工作表现受损。
图 MAM-2201对小鼠震惊反应幅度和给药15min、120min后PPI现象的影响
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Ugo Basile公司于1963年在意大利米兰创立，公司创始人Ugo Basile先生曾是米兰大学兽医生理学系的首席实验技术员。他在开发和改良动物实验仪器方面拥有丰富的经验，成功推出多种广受好评的先进仪器。经过数十年的发展和不断的技术革新，Ugo Basile已经成长为一家专注神经科学领域实验方法、实验仪器开发的创新型公司。公司旗下产品作为全球科研工作者所信赖的科研工具，得到了数万篇文献引用。Ugo Basile也致力于与科研人员合作，将实验室原型机转化为商用仪器，令广大消费者受益。
成立于2010年，是集研发、生产、销售于一体的高新技术企业，专业服务于基础医学、生命科学领域，为国内科研人员提供先进的研究设备、技术手段和专业服务。
玉研仪器以专业的服务团队为依托，审慎的科研态度为标准，不懈努力，打造专注实验仪器供货及服务体系。目前公司产品主要围绕动物科研范畴，涵盖生理学、药理学、毒理学、神经科学等多个领域。更多产品信息，欢迎来电咨询021-35183767。
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