1.
动物可通过学习将条件刺激(CS)与非条件刺激(US)有效关联建立条件反射,能够建立条件反射的CS与 US 间的最长时间间隔称为“一致性时间窗口”,简称“Tm”。研究人员利用果蝇的“气味-电击”学习模型开展研究。
(1)
果蝇对气味甲、乙的偏好无差异。利用图1装置进行实验,探究气味甲与施加电击两种处理的时间间隔对果蝇建立气味与电击关联的影响。先向训练臂通入气味甲并施加电击,置换新鲜空气之后通入气味乙,训练后由通道将果蝇转移至测试臂进行测试。①电击会引发果蝇的躲避反应,属于反射。实验中作为条件刺激。
②检测并计算左右测试臂果蝇数量差值占果蝇总数的比例(PI),绘制曲线如图2。时间间隔为20s时野生型果蝇在测试臂的分布情况为,表示所有果蝇的学习均失败。以PI=0.5 时的对应时间为果蝇将气味与电击建立关联的Tm,实验结果显示,说明5-羟色胺(5-HT)水平能够影响Tm。
(2)
气味和电击的感受器不同,位于果蝇脑区学习记忆中枢的K细胞可以同时获得这两种信息,释放乙酰胆碱(Ach)作用于传出神经元。利用转基因技术,在果蝇K细胞的细胞膜上特异性表达荧光探针,该探针结合Ach可产生荧光,实验证实建立气味-电击条件反射前后,气味信号使K细胞的乙酰胆碱释放量发生改变。实验的正确操作顺序为:①(选填下列序号)。①气味甲刺激
②气味乙刺激-10s间隔-电击刺激
③气味甲-10s间隔-电击刺激
④检测果蝇脑区荧光强度
⑤检测果蝇脑区5-HT释放量
(3)
自然界中,CS与US之间的间隔是多变的,受5-HT机制调节的Tm是影响条件反射建立的重要因素,请分析动物Tm过短对其适应环境的影响。