ارزیابی حافظه؛ آزمون اجتنابی غیرفعال؛ دستگاه شاتل باکس

آزمون اجتنابی غیرفعال یکی از روش‌های استاندارد برای ارزیابی حافظه غیراخباری (ارتباطی) در حیوانات کوچک آزمایشگاهی، مانند موش‌های سوری و صحرایی است. این آزمون بر اساس تمایل ذاتی جوندگان به حرکت به سمت محیط تاریک طراحی شده و توانایی آن‌ها را در اجتناب از یک محرک ناخوشایند (مانند شوک الکتریکی) ارزیابی می‌کند.

هدف از آزمون اجتنابی غیرفعال

• بررسی یادگیری و حافظه ارتباطی (ارتباط بین محرک شرطی و غیر شرطی).
• ارزیابی تأثیر عوامل مختلف مانند داروها، استرس، یا بیماری‌های عصبی بر عملکرد حافظه.
• مطالعه اختلالات حافظه مانند آلزایمر یا دیگر بیماری‌های نورودژنراتیو.

مدل‌های آزمون اجتنابی غیرفعال

آزمون اجتنابی غیرفعال در دو مدل زیر اجرا می‌شود:

1. مدل تک مرحله‌ای (Single Trial Passive Avoidance)
2. مدل چند مرحله‌ای (Multiple Trial Passive Avoidance)

مزایای آزمون اجتنابی غیرفعال

• ساده و تکرارپذیر: اجرای آن آسان است و می‌تواند به‌طور دقیق رفتار یادگیری و حافظه را ارزیابی کند.
• حساسیت بالا: تغییرات کوچک در حافظه و یادگیری، به‌ویژه تحت تأثیر عوامل دارویی یا محیطی، قابل تشخیص است.
• کاربرد گسترده: برای بررسی بیماری‌های عصبی، اثر داروها، یا تأثیر مداخلات مختلف.

ارزیابی رفتار احترازی غیر فعال حین عبور با استفاده از دستگاه شاتل باکس یکی از روش‌های رایج برای بررسی یادگیری اجتنابی غیرفعال در حیوانات آزمایشگاهی است. این آزمون بر اساس تمایل طبیعی جوندگان به حرکت به سمت محیط تاریک و استفاده از یک محرک ناخوشایند (شوک الکتریکی) برای آموزش اجتناب از محیط تاریک طراحی شده است.

ساختار دستگاه شاتل باکس

1. دو محفظه مجزا:

   • محفظه روشن (ایمن): دارای دیواره‌های سفید و فاقد شوک الکتریکی.
   • محفظه تاریک (ناایمن): دارای دیواره‌های سیاه و کف پوشیده شده با میله‌های فلزی متصل به دستگاه الکتروشوکر.

2. درب گیوتینی:
   یک درب قابل باز و بسته شدن که بین دو محفظه قرار دارد و امکان حرکت حیوان از محفظه روشن به تاریک را فراهم می‌کند.

3. دستگاه الکتروشوکر:

   • شدت جریان: قابل تنظیم (معمولاً ۱ میلی‌آمپر) [استاد: ۱/۵ میلی‌آمپر].
   • فرکانس: ۵۰ هرتز.
   • مدت زمان شوک: معمولاً ۳ ثانیه (قابل تغییر بر اساس پروتکل آزمایش).

4. ابعاد دستگاه:

   • طول و عرض هر محفظه: ۲۰×۲۰ سانتی‌متر.
   • ارتفاع هر محفظه: ۳۰ سانتی‌متر.
   • درب کشویی در بالای هر محفظه.

قابلیت تنظیم دستگاه شاتل باکس

• شدت جریان الکتریکی: قابل تنظیم بر اساس پروتکل آزمایشی.
• مدت زمان اعمال شوک: معمولاً بین ۱ تا ۵ ثانیه.
• فرکانس شوک: معمولاً ۵۰ هرتز، اما بسته به نیاز قابل تغییر است.

مراحل آزمون اجتنابی غیرفعال

در پروتکل‌های مختلف، متفاوت است. سه یا چهار روزه انجام می‌شود. روز اول و دوم سازگاری است. خود استاد در طی سه سه روز انجام می‌دهند. 

۱. جلسه خو گرفتن (Habituation Session):

• هدف: آشنایی حیوان با محیط شاتل باکس و بررسی توانایی حرکتی.
• روش اجرا:
  1. حیوان در محفظه روشن قرار داده می‌شود.
  2. پس از ۵ ثانیه، درب گیوتینی باز می‌شود و حیوان به صورت طبیعی وارد محفظه تاریک می‌شود.
  3. زمان تأخیر اولیه (مدت زمان ورود به محفظه تاریک) ثبت می‌شود.
     • ورود حیوان به محفظه تاریک زمانی ثبت می‌شود که پاهای عقبی حیوان وارد محفظه تاریک شوند.
  4. درب گیوتینی بسته شده و حیوان پس از ۱۰ ثانیه به قفس خود بازگردانده می‌شود.
  • حیواناتی که زمان تأخیر اولیه بیش از ۱۰۰ ثانیه دارند، از مطالعه حذف می‌شوند.

استاد: به موش اجازه داده می‌شود ده دقیقه دز اتاق‌های شاتل باکس بچرخد. 

۲. آموزش اکتساب حافظه (Training Session):

• هدف: آموزش اجتناب از ورود به محفظه تاریک از طریق اعمال شوک الکتریکی.
• روش اجرا:
  1. ۳۰ دقیقه پس از جلسه خو گرفتن، حیوان مجدداً در محفظه روشن قرار داده می‌شود. [استاد: روز دوم] 
  2. پس از ۵ ثانیه، درب گیوتینی باز می‌شود و حیوان به صورت طبیعی وارد محفظه تاریک می‌شود.
  3. به محض ورود به محفظه تاریک:
     • درب گیوتینی بسته می‌شود.
     • شوک الکتریکی (۵۰ هرتز، ۱ میلی‌آمپر [استاد: ۱/۵ میلی‌آمپر]، به مدت ۳ ثانیه) از طریق میله‌های کف محفظه اعمال می‌شود.
  4. حیوان پس از ۱۵-۲۰ ثانیه به قفس خود بازگردانده می‌شود.
  5. تکرار آموزش:
     • پس از ۲ دقیقه [استاد پس از دو ساعت]، حیوان مجدداً در محفظه روشن قرار داده می‌شود.
     • اگر حیوان وارد محفظه تاریک شود، شوک مجدداً اعمال می‌شود.
     • اگر حیوان یادگیری داشته باشد و تا ۲ دقیقه وارد محفظه تاریک نشود، آزمون پایان می‌یابد. [استاد: برای یادگیری در صورت ورود جانور به اتاق تاریک تا سه بار این مسئله تکراز می‌شود؛ یعنی جانور باید یاد بگیرد که وارد اتاق تاریک نشود یا شرطی شود.] 

۳. آزمون بازیابی حافظه (Retention Test):

• هدف: ارزیابی حافظه بلندمدت حیوان.
• زمان اجرا: 24 ساعت پس از جلسه آموزش.
• روش اجرا:
  1. حیوان در محفظه روشن قرار داده می‌شود.
  2. پس از ۲۰ ثانیه، درب گیوتینی باز می‌شود.
  3. زمان تأخیر ورود به محفظه تاریک (STL) ثبت می‌شود:
     • اگر حیوان حافظه داشته باشد، وارد محفظه تاریک نمی‌شود و آزمون پس از ۵ دقیقه [استاد: پس از ده دقیقه] به پایان می‌رسد.
     • اگر حیوان وارد محفظه تاریک شود، آزمون خاتمه می‌یابد.

تغییرات پروتکل در برخی مطالعات

• آموزش چندمرحله‌ای در سه روز متوالی:
  • روز اول و دوم: خو گرفتن حیوان با محیط شاتل باکس (بدون اعمال شوک).
  • روز سوم: اعمال شوک در محفظه تاریک.
  • آزمون بازیابی حافظه: ۲۴، ۳۶، و ۷۲ ساعت پس از روز سوم.

شاخص‌های اندازه‌گیری در آزمون

1. زمان تأخیر اولیه (Initial Latency):

   • مدت زمان لازم برای ورود حیوان از محفظه روشن به تاریک در مرحله خو گرفتن.
   • معیاری برای بررسی توانایی حرکتی حیوان.
   • معمولاً بین گروه‌ها تفاوت معنی‌داری ندارد.

2. زمان تأخیر در مرحله بازیابی حافظه (Step-Through Latency – STL):

   • مدت زمان ورود حیوان به محفظه تاریک در آزمون بازیابی حافظه.
   • شاخصی برای ارزیابی میزان حافظه و توانایی به خاطرآوری حیوان.

3. تعداد خطاها (Number of errors):

   • تعداد دفعات ورود به محفظه تاریک.

مبانی علمی آزمون اجتنابی غیرفعال

• مبنای یادگیری:
  • حیوان با تجربه شوک الکتریکی در محفظه تاریک یاد می‌گیرد که از ورود به این محفظه اجتناب کند.
• ارتباط حافظه با تنبیه:
  • حافظه حیوان بر اساس توانایی آن در اجتناب از محیط تنبیهی (محفظه تاریک) ارزیابی می‌شود.

نتایج و تفسیر آزمون

1. زمان تأخیر طولانی‌تر:
   حیوان اجتناب بیشتری از محیط تاریک نشان داده و حافظه و یادگیری آن قوی‌تر بوده است.

2. زمان تأخیر کوتاه‌تر:
   نشان‌دهنده ضعف در یادگیری یا کاهش حافظه است که ممکن است ناشی از عوامل مانند استرس، بیماری عصبی، یا تأثیر داروها باشد.

کاربردها

• بررسی حافظه و یادگیری در بیماری‌های نورودژنراتیو مانند آلزایمر.
• ارزیابی تأثیر داروها، مواد شیمیایی یا عوامل محیطی بر عملکرد حافظه.
• مطالعه ارتباط سیستم‌های مغزی (مانند هیپوکامپ) با یادگیری و حافظه.

این آزمون به دلیل دقت و قابلیت تنظیم بالا یکی از ابزارهای کلیدی در علوم اعصاب رفتاری است.