腹外侧额眶皮层对大鼠计数能力的调控作用研究

摘要

目的:我们生活的世界是一个数字的世界，数能力(Numerical competence)已成为我们日常生活中的一项基本能力。我们用数字定义时间、统计事物、换算价格、求解方程、编码信用卡卡号、确定航班、量化体育比赛得分、选择最短的路径出行、选择最短的队伍进行排队等等。在过去的几十年里，数能力逐渐成为认知神经科学的关注点之一。
　　数能力可以依次分为相对数量判断(Relative numerousness judgments)、数量顿识(Subitizing)、数量计数(Counting)及数量估算(Estimation)四个层次。大量的实验数据表明非人类动物，如哺乳动物、鸟类、鱼类和蜜蜂都有相对数量判断和数量顿识能力。但非人类动物拥有相对数量判断和数量顿识的能力并不意味着就拥有计数能力。长期以来，非人类动物是否拥有计数能力不管对于学术界还是普通的社会成员一直是一个有魅力和广泛争论的问题，也是认知神经科学关注的最基本的问题之一。遗憾的是，目前尚无令人信服的证据支持非人类动物拥有计数能力。因此，本研究首先采用眨眼行为建立一种动物计数模型，探讨SD(Sprague Dawley)大鼠是否拥有计数能力，然后使用光遗传学技术探讨腹外侧额眶皮层(Ventrolateral orbital cortex，VLO)在计数过程中的作用。
　　方法:(1)以固定内间隔的n(n=3-9)个短声（即Cue）构成数量线索训练SD大鼠建立数量识别性眨眼行为。(2)以随机内间隔的n(n=3-9)个短声构成数量线索训练SD大鼠建立数量识别性眨眼行为。(3)以随机内间隔的n+2(n=3-5)个短声构成数量线索训练SD大鼠建立计数性眨眼行为。(4)在计数性眨眼行为检测过程中，使用光遗传学抑制学会计数大鼠的双侧VLO区，观察对计数性眨眼行为的影响。
　　结果:(1)88.89％的SD大鼠学会了固定内间隔的3个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(2)77.88％的SD大鼠学会了固定内间隔的4个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(3)77.88％的SD大鼠学会了固定内间隔的5个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(4)75.00％的SD大鼠学会了固定内间隔的6个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(5)60.00％的SD大鼠学会了固定内间隔的7个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(6)44.45％的SD大鼠学会了固定内间隔的8个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(7)33.33％的SD大鼠学会了固定内间隔的9个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(8)SD大鼠未学会固定内间隔的4个短声构成的数量线索与眶周电刺激(Shock)假配对训练引导的数量识别性眨眼行为。(9)77.78％的SD大鼠学会了随机内间隔的3个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(10)88.89％的SD大鼠学会了随机内间隔的4个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(11)75.00％的SD大鼠学会了随机内间隔的5个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(12)63.64％的SD大鼠学会了随机内间隔的6个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(13)50.00％的SD大鼠学会了随机内间隔的7个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(14)30.00％的SD大鼠学会了随机内间隔的8个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(15)27.27％的SD大鼠学会了随机内间隔的9个短声构成的数量线索引导的数量识别性眨眼行为。(16)SD大鼠未学会随机内间隔的4个短声构成的数量线索与眶周电刺激(Shock)假配对训练引导的数量识别性眨眼行为。(17)分析每只动物获得训练最后5天的非配对训练(Cue-alone unpaired training)，31.82％的SD大鼠学会了随机内间隔的3+2个短声构成的数量线索引导的计数性眨眼行为。(18)分析每只动物获得训练最后5天的非配对训练，8.70％的SD大鼠学会了随机内间隔的4+2个短声构成的数量线索引导的计数性眨眼行为。(19)分析每只动物获得训练最后5天的非配对训练，SD大鼠未学会随机内间隔的5+2个短声构成的数量线索引导的计数性眨眼行为。(20)分析每只动物获得训练最后5天的非配对训练，大鼠未习得随机内间隔的4+2个500ms短声（增加短声长度）引导的计数性眨眼行为。(21)光遗传学抑制学会计数大鼠的双侧VLO区，发现能明显干扰大鼠的计数性眨眼行为。
　　结论:SD大鼠拥有计数能力，VLO区参与调控大鼠的计数过程。具有我们所知，这是首次报道非人类动物具有计数能力。因此，本研究将有助于我们理解动物计数行为的特征及意义，理解人类数能力的起源和发展，特别对于理解计数的神经机制具有重要意义。

目录

声明

缩略语表

摘要

前言

第一部分以固定内间隔的n个短声构成数量线索训练大鼠建立眨眼行为

1．1 前言

1．2 材料与方法

1．3 结果

第二部分 以随机内间隔的n个短声构成数量线索训练大鼠建立眨眼行为

2．1 前言

2．2 材料与方法

2．3 结果

第三部分以随机内间隔的n+2个短声构成数量线索训练大鼠建立眨眼行为

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．3 结果

第四部分光逮传学抑制腹外侧额眶皮层影响大鼠的计数性眨眼行为

4．1 前言

4．2 材料与方法

4．3 结果

讨论

全文总结

参考文献

文献综述 非人类动物的计数能力研究进展

攻读硕士期间发表的论文和授权的发明专利

致谢