一、实验原理

条件性恐惧实验系统（场景恐惧系统）用于小型啮齿类动物（大、小鼠）环境相关条件性恐惧实验研究。啮齿类动物在恐惧时会表现出特有的不动状态（Freezing），动物在这种情况下倾向于保持静止不动的防御姿势。抗抑郁药可以明显缩短不动状态持续的时间。

实验过程中，实验对象被给与一个声音信号（条件刺激），随后给予电击（非条件）刺激。该训练称为条件性训练，训练结束后实验动物进行声音信号或环境联系性实验。一般情况下啮齿类动物对相应的环境和不同环境下同样的声音信号都会做出明显的条件性恐惧反应，如静止不动。这种测试可以在训练结束后立刻或几天后进行可以提供在条件信号影响下短期和长期记忆的信息。

二、产品描述

SuperFcs是一款基于视频图像识别处理的动物Freezing行为检测系统，采用上海欣软公司自主研发的帧对帧算法（Fream to Fream）实时判断实验过程的Freezing、immobility以及mobility状态。该系统完全可以替代我们的实验员，降低了早先人眼观测记录的误差。

SuperFcs对实验过程录像并对图像跟踪分析，最多同时支持1-16只动物实验，指标数据自动输出到PC机，可对实验过程进行分析并可打印实验报告。可广泛用于大、中专医科院校、科研单位进行实验教学、抗抑郁类药物以及恐惧记忆机制的研究工作。

三、系统特点

1. 大鼠和小鼠

在条件性恐惧实验过程中，大鼠和小鼠表现出不同的状态行为。SuperFcs软件可以同时应用于大鼠和小鼠实验。

2. 高通量

SuperFcs软件支持1-16只动物同时开展实验。所有的测试指标都是在实验过程中实时同时产生的，录像完毕可以将测试指标一键导出至Excel表。每只动物可以单独开始和单独停止分析。

3. 三种状态

通过对比动物在实验过程中的位置变化和活动量增减行为，我们的SuperFcs可以准确判别动物的Freezing状态、immobility以及mobility状态。这三种状态在实验进行中都会在软件里实时显示。

4. 状态关系图

每只动物视频采集分析结束后，软件可以绘制出动物不同状态的关系图。用户可以非常直观的了解动物的行为特征变化与当前活动量的关系。这些所有的状态关系图支持用户复制粘贴到Office文档。

5. 数据深度分析

SuperFcs根据用户设定的实验刺激参数分段将动物的实时状态分析出来，并记录各种状态的潜伏期以及持续时间，方便对实验整个过程进行后期统计。

6. 状态阈值

SuperFcs软件采用上海欣软自主研发的“帧对帧分析（Frame to frame analysis）”技术，提供动物位移变化阈值和活动量阈值设置，用户可以对不同区域内的参数进行自定义设置，满足各种复杂情况下动物的状态行为判断。

7. 数据管理

用户实验结束后，可以通过修改状态阈值，在“数据管理”选项里点击“刷新实验结果”按钮，一秒就可以重新计算所有指标。所有的数据按照状态分类显示并支持一键导出至Excel表。

8. 刺激方案可编程设计

SuperFcs软件支持四种不同的刺激方式：纯音刺激、白噪声刺激、光刺激以及电刺激。

用户可以通过自定义编程，给出各种刺激的开始时间与结束时间，来组合完成一系列复杂的刺激方案。

四、测试指标

SuperFcs软件将动物行为自动分为Freezing、immobility和mobility状态。

1. Freezing持续时间、潜伏期、时间比（%）

2. Immobility持续时间、潜伏期、时间比（%）

3. Mobility持续时间、潜伏期、时间比（%）

4. 实验总时间、轨迹图、状态关系图

五、系统组成

条件性恐惧实验系统主要有几部分组成：

XR-XTS101 型条件刺激控制器

实验箱（斯金纳箱）

红外摄像机

条件刺激装置（喇叭、荧光灯、电栅栏）

隔音箱

1. XR-XTS101 型条件刺激控制器

动物行为专用条件刺激控制器基于微处理器控制，由上海欣软信息科技有限公司开发，用于 行为实验过程中产生各种条件性线索刺激，包含纯音刺激、光刺激、白噪声刺激、电刺激等。动物的行为在不同组合的条件性刺激下，通常会在学习记忆、认知能力、焦虑情绪以及神经精神上有不同的反应。

XR-XTS101 型条件刺激控制器采用 5 寸液晶电容触摸屏操作，适用于多种动物行为范式，包 括穿梭实验（shutter box）、避暗实验、跳台实验、学习无助实验、条件性恐惧实验以及刺激造模实验等。

2. 实验箱（斯金纳箱）

SuperFcs系统配置的实验箱前后面板是透明的有机板制作，侧面是黑白双色有机板制作，便于体现动物不同的训练环境。实验箱顶部安装有条件刺激装置。底部安装电栅栏和屎尿盘，可以手动取出用于清洗。

电栅栏数量：2套（分别用于大鼠和小鼠）

3. 感红外摄像机

摄像传感器：1/3”SONY CCD

水平解析度：700线

镜头：固焦2.5-8mm，广角/变焦

工作环境温度：-20℃到+50℃

工作环境湿度：85﹪RH以下

电源：直流12伏 ± 1伏

功耗：180毫安

4. 条件刺激装置

条件性恐惧实验中，需要对动物加以声刺激、光刺激以及电刺激等外部线索。

声刺激：喇叭输出，频率可调（31～16K）可调，音量可调，最大120db，白噪声，100db；

光刺激：LED光源，光强连续可调，12V2W，使用光刺激器时，需使用红外滤光镜和红外照明；

电刺激：0～4mA恒流，0.01mA调整步长，64Hz正弦波刺激信号，9电极扰频（交替）输出，脉冲宽度30ms。

5. 隔音箱

隔音箱用于降低实验过程中外部环境的干扰，提供一个相对稳定的试验环境。