动物行为实验课课程大纲以及内容说明

1、動物行為實驗課課程大綱以及內容說明學分數：3地點：社科院430教室授課教師：李季湜課程內容包含了“實驗動物管理及照護”以及四個動物行為實驗。系統公佈之上課時間為：星期一、三下午16:15 19:00，但為了配合實驗進行，將彈性調整實際上課時間。有疑問請來信：.tw，或者電話詢問：05-2720411轉32217。第一次上課時間為9月16日星期三分發資料，第二次上課時間為9月21日星期一授課開始。實驗動物管理及照護日期：前3週內容：動物保護法令規章簡介、動物照護、動物抓取上課時數：大約10小時理論講述 + 6小時實作課程。上課分組方式：理論講述所有組別共同上課，實作課程

2、分組上課。行為實驗日期：10月12月內容：實地操作Conditioned Place Preference、Conditioned Taste Aversion、Eight-arm Maze、Two-choice Discrimination Task等四個動物行為實驗。第1週講解各實驗，隨後9週實地操作。放假期間同學必須輪班照護動物。上課時數：6小時理論講述 + 大約48小時實作課程。上課分組方式：理論講述所有組別共同上課，實作課程分組上課。小組討論日期：10月 12月內容：針對每個實驗題目會分發專業期刊文獻英文讓大家閱讀，然後以小組為單位和老師約定時間進行口頭討論。結果討論及發表日期：12

3、月中 12月底內容：以組為單位，分別針對一個實驗題目進行口頭以及海報形式的成果發表。兩種發表形式必須針對不同實驗題目。實際進行狀況視修課人數可能略做調整上課時數：結果討論16小時，口頭報告 2 小時，海報發表 2 小時。成績計算出席率(課堂講解與實驗參與) 60%、文獻閱讀20%、報告以及海報20%請假以及缺席處理方式病假有醫師證明 扣 2% / 次；無醫師證明 扣 5% / 次事假 扣 5% / 次無故缺席 扣 10% / 次動物行為實驗詳細說明Conditioned Place Preference1. 實驗目的：根據沈映伶與廖瑞銘在2007年的研究結果發現，壓力源的強度(intensit

4、y)以及呈現壓力源的時間鄰近性(contiguity)會影響大鼠建立場地偏好制約(conditioned place preference, CPP)的行為。場地偏好制約為動物模式上研究酬賞性質的常用方法。動物於制約箱中進行訓練，兩邊制約箱呈現出兩種不同視覺與觸覺刺激以利動物區辨。在制約階段，動物將實驗操弄(US)產生的效果(UR)與環境線索配對(CS)。在測試階段，未給動物任何實驗操弄，讓動物自由在兩個箱子活動，環境線索具有制約性酬賞效果 (CS- UR)，動物就會趨向此環境。簡單而言，上述的研究結果顯示一種特別的可能性，即壓力源本身可能具有正向酬賞性質。本次實驗目的在於，重覆沈映伶與廖瑞銘

5、在2007年的部份實驗步驟，檢驗在場地偏好制約之前與同時給予固定強度的壓力源(restraint 30分鐘)是否確實能夠建立起大鼠明顯的場地偏好行為。2. 實驗流程：CPP(conditioned place preference)制約場地偏好儀器（90 公分長×45 公分寬×30 公分高）分成兩個大小（45公分長×45 公分寬×30 公分高）相同、知覺線索不同的木頭箱子，其中一面為可拉式壓克力透明板。一個箱子為白色牆壁與舖木屑墊料的地板，另一個箱子為黑色牆壁與鐵絲網地板。兩箱子中央後端有小箱子（36 公分高×18 公分寬×20 公分

6、長）連接，當此小箱子的隔板拉開後，大白鼠可由此小箱子自由穿梭在兩個大箱子之間。以DV 錄影機攝影大白鼠在制約箱活動的情形。箱子放在距離地面高一公尺處。所有階段都在微亮燈光照明(27watt)下進行，以遮蔽噪音刺激呈現。本次實驗仿照沈映伶與廖瑞銘在2007年的部分實驗，進行場地制約為訓程序共三天，分別是制約前測、習得及制約後測等三個階段。制約前測實驗第一天，分上午及下午的次嘗試，每次嘗試係將受試輕置於制約箱的中間穿梭箱中，任其自由探整組儀器10 分鐘。實驗者操作電腦鍵盤記受試進出左右側制約箱的次及停時間，進入特定的側箱之觀察標準依受試的四肢全部進入該箱內為準，由電腦自動執程式計停時間。此階段的目

7、的在於讓受試探整組測試儀器的環境，並將次的探時間平均供實驗者決定每一受試的制約箱選擇考依據。本實驗採取非偏誤設計(unbiased design; Carr, Fibiger 與Philips, 1989)，並依據前測結果進對抗平衡設計(counterbalanace)即一半受試接受壓源與原先較偏好的制約箱做配對制約，另一半受試則為壓源與原先較偏好的制約箱作配對制約。習得階段實驗第二天，受試在下午接受壓源與特定側箱配對制約，而早上則進無壓源與另一側箱的配對制約。每個受試只接受前述有與無的壓源操之制約訓各一次，每次的時間為30 分鐘。相對於實驗組的受試，控制組受試進相同的程序，但接受任何壓源操，

8、即此階段的上下午次置入同側箱均無壓源操。制約效果的後測階段實驗第三天，實驗者將受試輕置於儀器的中間穿梭箱內，任其自由活動於整組制約箱中10 分鐘。實驗者記其進入側制約箱中的停計時間，受試在此階段並接受任何壓源的操；受試經壓源配對的場地制約效果，由滯在側箱的計時間研判，即這項時間差可反映場地制約偏好的效果。3. 數據資料分析：Unbiased 設計為比較制約前後動物在同一個箱子裡的停留時間；biased 設計為比較實驗操弄制約箱停留時間與無操弄制約箱停留時間(Tzschentke, 1998)。場地制約偏好為作業的依變項據分析以受試者間設計接受同實驗操的組別以及受試者內設計的側制約箱停時間作為主

9、要因子，進相依樣本的單因子變分析(one-way ANOVA, repeated measures)。各組的制約偏好為檢驗則以各組在側制約箱停計時間進t 檢定。另考受試在側制約箱之時間分配的反應，可能受該實驗工具之中間穿梭箱設計而有所影響，故針對本研究中所有實驗操的每一組資，將受試於制約前與制約後在中間穿梭箱的時間差進 t 檢定。所有的統計考驗的顯著水準設定為p < .05。4. 參考文獻：Pacchioni, A.M., Gioino, G., Assis, A., & Cancela, L.M. (2002). A single exposure to restraint s

10、tress induces behavioral and neurochemical sensitization to stimulating effects of amphetamine: involvement of NMDA receptors. Ann. N.Y. Acad. Sci. 965, 233-246.沈映伶、廖瑞銘 (民96) 單次操弄壓力源對場地制約偏好行為學習的影響效果。中華心理學刊，49(4)，351-363。Conditioned Taste Aversion1. 實驗目的：對於生活在野外的動物來說，避免再次吃到有毒的東西是一種攸關生存的重要學習。心理學家為了在實驗

11、室的環境中研究這種特殊的學習與記憶，通常會先讓老鼠喝一個從來沒接觸過的溶液（大部分的實驗裡用的是糖精），然後再給予一個藥物注射（最常見的是氯化鋰），由於氯化鋰會引起腸胃不舒服的感覺，因此下一次再給老鼠糖精溶液的時候，老鼠就不敢再喝了。這樣的實驗稱為味覺嫌惡制約（conditioned taste aversion），傳統的觀點將糖精溶液視為是制約刺激，而氯化鋰引發的腸胃不適則當作是制約刺激，經由這樣的配對後，當再一次呈現制約刺激老鼠不敢喝的行為視為是制約反應。因此，味覺嫌惡制約被視為是古典制約的標準範例之一。本實驗將藉著重複配對兩種味覺刺激溶液（甜的糖水與鹹的食鹽水）與藥物（氯化鋰或氯化鈉），

12、觀察老鼠對於這兩種溶液的飲量變化，來模擬味覺嫌惡制約的實驗，並將進一步探討藥物施予方式對於味覺嫌惡制約的影響。2. 實驗流程：本實驗採三因子混合設計，其中受試者間變項分別為：腹腔注射藥物的種類（NaCl或LiCl）與藥物之劑量（固定劑量、與糖水飲量共軛劑量、與食鹽水飲量共軛劑量）；而受試者內變項為制約配對次數（0-10次）。總共16隻老鼠分別被隨機分派到6組中，詳細的實驗設計如下表所示。本實驗分為4個階段，分別為：飲水剝奪階段、適應階段、制約階段與測試階段。飲水剝奪階段一共進行7天，將所有老鼠的水瓶移開，只有在每天下午(18:00-18:30)的時候讓老鼠在自己的home cage中喝水30分

13、鐘。適應階段第1天早上讓所有老鼠在實驗的cage中喝水30分鐘；第2天以後，每天早上老鼠在實驗的cage中先喝水3分鐘，休息5分鐘後，再喝水3分鐘。此階段老鼠每天下午在自己的home cage中，再給予水瓶喝水30分鐘。這個階段持續到老鼠在實驗的cage中飲量達到穩定為止，預計持續3天，將最後一天的飲量當作基準值，以便將來與制約後的飲量進行受試者內的比較分析。制約階段每天早上（11：3012：30）進行一次trial，共進行10個trials。首先，分別隨機前後呈現兩種味覺刺激溶液（2%糖水與0.9%食鹽水）各3分鐘（兩個溶液間間隔5分鐘的休息時間），隨後進行藥物腹腔注射。每隻老鼠結束上午的配

14、對之後，將老鼠送回自己的home cage，並於每天下午(18:00-18:30)在自己的home cage中，再給予水瓶喝水30分鐘。測試階段測試階段採用兩管測試（two-bottle test）的方法，每天早上（11：3012：30）進行一次trial，共進行6個trials，同時呈現兩個味覺刺激溶液（2%糖水與0.9%食鹽水）10分鐘。每隻老鼠結束上午的測試之後，將老鼠送回自己的home cage，並於每天下午(18:00-18:30)在自己的home cage中，再給予水瓶喝水30分鐘。3. 數據資料分析：以味覺刺激溶液之飲量變化為依變項，利用SPSS進行三因子重複量數變異數分析，比較

15、藥物的種類、藥物劑量與制約配對次數的主要效果與交互作用，探討這三種操弄對於味覺嫌惡制約學習的影響。4. 參考文獻：Bures, J. (1998). The CTA paradigm: Terminology, methods, and conventions. In J. Bures, F. Bermúdez-Rattoni, & T. Yamamoto (Eds.), Conditioned taste aversion: Memory of a special kind (pp. 14-25). New York: Oxford University Press.Li,

16、 K.-C. (2003). Active learning: A novel type of contingency. Unpublished masters thesis, National Chung Cheng University, Chia-Yi, Taiwan.Welzl, H., D'Adamo, P., & Lipp, H. P. (2001). Conditioned taste aversion as a learning and memory paradigm. Behavioural Brain Research, 125, 205-213.Episo

17、dic-like Memory Task in an Eight-arm Maze1. 實驗目的：Babb & Crystal (2005)設計使用radial-arm maze來訓練大鼠，讓大鼠學會在不同的延宕時間能夠記住去特定走道吃特定的食物(巧克力球)。藉由這樣的實驗設計來推測，經過訓練的大鼠可以表現出區辨"when","where","what"這樣的似情節記憶能力。2. 實驗流程：大鼠每天接受兩階段訓練過程。階段一(指定選擇食物)是隨機開放八臂迷津中的四個不同通道，在其中一個通道放置巧克力球，另外三個通道則放置普通飼

18、料。然後經過一段時間之後大鼠接受第二階段(自由選擇食物)的訓練，這一階段是將八臂迷津中的八個通道都開放，然而在階段一有放置食物的通道，在階段二時不在放置食物，而在階段一沒有放食物的通道在階段二是給予食物。這一實驗操弄是以階段一與階段二之間延宕間距的長短來當成大鼠辨別時間的線索，分成短期延宕間距(short retention interval, SRI)和長期延宕間距(long retention interval, LRI)。如果階段一跟階段二的延宕間距是0.5小時，則在階段二的四個通道放入普通飼料；當階段一跟階段二的延宕間距是4小時，則在階段一有放巧克力球的通道，在階段二時再次放入巧克力球

19、，其他的四個通道則是放置普通飼料。當大鼠在0.5小時後所進行的第二階段收集到4個飼料或是在4小時後所進行的第二階段收集到四個飼料加上一個巧克力球，則當次的訓練結束(將大鼠帶離開迷津)。大鼠在7-12天內的訓練安排是連續幾次的短期延宕間距，然後接受連續幾次的長期延宕間距，並且讓短期延宕間距與長期延宕間距交替進行。之後的42天是採用混合著短期延宕間距與長期延宕間距(沒有限定SRI之後接受LRI)，然後收集最後17天的混合訓練資料于以分析。3. 數據分析方法：正確率的評定方式當短期延宕間距的第二階段中，若大鼠在一開始的頭四次進入的走道都能夠選擇進入放有飼料的四個通道，大鼠這樣的行為評定為正確反應。在

20、長期延宕間距的第二階段中，若大鼠在一開始的頭四次都能夠選擇進入放有飼料的三個通道再加上進入放有巧克力球的走道，大鼠這樣的行為評定為正確反應。習得規則的比較方式大鼠在第二階段一開始的頭四次進入走道當中有進入放巧克力球走道則登記為一次，計算長期延宕間距進入放巧克力球走道的次數百分比 = 頭四次當中有進入放巧克力球走道的總和 / 長期延宕間距的所有第二階段總數；計算短期延宕間距進入放巧克力球走道的次數百分比 = 頭四次當中有進入放巧克力球走道 的總和 / 短期延宕間距的所有第二階段總數。當長期延宕這項的百分比"大於"短期延宕的百分比(達到統計顯著)，則表示大鼠學會在不同的延宕時間

21、能夠記住去特定走道吃特定食物(巧克力球)的似情節記憶。4. 參考文獻：Babb S. J. & Crystal J. D. (2005). Discrimination of what, when, and where: Implications for episodic-like memory in rats. Learning and Motivation, 36: 177189.Behavioral flexibility in a two-choice discrimination task1. 實驗目的： 行為彈性對動物來說是一種相當重要的能力。為了適應環境，個體必須能隨著外

22、在刺激的變化而發現當下的錯誤，以改變原有行為策略。如此靈活改變行為以面對每日外來生活刺激的能力則是涉及了相當複雜的作用機制，包括了計畫、工作記憶、反應的選擇、注意力的維持等，都是目前極具發展潛力的研究題材。過去研究認為這些功能可能與前額葉有關，Birrell & Brown (2000)使用Two-choice discrimination task進行研究，利用不同氣味和材質等線索配對讓老鼠學會依據其中一種線索來判斷食物的有無，當老鼠建立特定的判斷策略之後進行同一模型或不同模型之間的反轉學習，即改變原先食物提示的線索類型，例如：將氣味提示由薄荷轉為肉桂，甚至將氣味提示轉為材質提示等。

23、結果發現破壞medial prefrontal cortex (mPFC)的老鼠在不同模型間的策略轉換會有困難。本次實驗希望能夠成功複製上述Birrell & Brown (2000)的行為作業。2. 實驗流程：Two-choice discrimination task 為一木製長方形箱子（70 公分長×40 公分寬×18 公分高），三分之一處隔成兩個空間，各放置一個碗，碗內可能放置不同材質(細沙、木屑或礫石etc)搭配不同氣味(薄荷、肉桂或香菜etc)用來埋藏酬賞物(蜂蜜口味早餐餅乾)。老鼠必須記得哪一種氣味或是哪一種材質才會挖到食物。本實驗分成行為建立期、學習期(I)、模型內反轉期(I)、學習期(II)、模型內反轉期(II)、模型外反轉期、模型內反轉期(III)等七個階段。行為建立期 所有老鼠在實驗前進行食物剝奪並控制體重，前一天會放置實驗操弄的酬賞物讓他們熟悉。第一天要訓練老鼠學習從碗中挖木屑取得酬賞物，將老鼠放置木箱三分之二處的活動空間，打開放置碗的拉門五分鐘，他們會自由在兩個碗中探索，取得兩個碗內酬賞物則關門重新填充食物，必須連續六次成功才算完成。學習期(I) 接著必須學會區辨只有特定一種氣味或是特定材質才會有酬賞物(兩個碗只有一個有食物)，所有老鼠會隨機在兩種氣味線索(