[행동신경과학 및 실습] 동물 행동실험을 가상적으로 설계해보자.

1. 실험목적

  본 실험은 수면이 학습으로 기억된 정보를 인출하는 수행에 어떤 영향을 주는지를 보고자한 실험이다. 동물에게 평균적인 수면 시간을 제공했을 때와 수면을 박탈했을 때의 지각 및 인지 능력의 차이를 알아본다.

2. 실험장비

① 통로 : 처음에 동물을 실험 박스에 넣는 곳
② 먹이 위치 cue 제시되는 곳

ⓐ solid 화살표 (

 or

) : '해당 방향의 문의 레버를 눌러 들어가면 먹이가 있다'를 지시하는 화살표
ⓑ empty 화살표 (

or

 ) : '해당 방향의 반대 방향 문의 레버를 눌러 들어가면 먹이가 있다'를 지시하는 화살표

③ 레버로 열리는 문

- 좌우 문에 각각의 문에만 반응하여 열게하는 레버가 장착되어 있음 (한 쪽 레버를 누르면 다른 한 쪽은 잠겨서 눌러지지 않음)

④ 먹이 두는 곳

- cue에 따라 해당 방에는 무향의 먹이를 두고 나머지 방에는 아무 것도 두지 않는다.

3. 실험절차

(1) preparing session

본 실험이 진행되기 하루 전에 실험 박스에 대한 적응을 시키고 동물이 레버를 누르면 문이 열린다는 것을 알도록 학습시킨다.

(2) encoding session

① cue 화살표 4가지와 각각이 의미하는 지시를 학습 시킨다.
② cue 화살표 4가지는 무선적으로 제시되며 개체당 약 40~50 trials를 시행한다.
③ 1 trial이 끝나면 동물을 통로 부분으로 재배치 한다.
④ 세션이 끝나면 약 3시간 정도의 휴식을 갖게 한다.

(3) consolidation session

① Control condition : 동물에게 평균적인 수면 시간을 제공
② Experimental conditionⓐ : 동물의 수면을 박탈 - 수면 자체를 하지 못하도록 (쥐의 경우) 꼬리를 꼬집음
③ Experimental conditionⓑ : 동물의 수면을 박탈 - 계속해서 실험박스에 넣어 학습을 강제 (수면 박탈 자체에서 오는 스트레스로 인한 수행 저하와 구분하기 위해)
④ 세션이 끝나면 약 2시간의 휴식 (retrieval session에서 근육 피로 때문에 수행이 저하될 수 있으므로)

(4) retrieval session

① 약 20 trials를 시행
② 1 trial이 끝나면 동물을 통로 부분으로 재배치 한다.
② 집단 별 false alarm, hit rate를 구하여 d'값을 산출해 수면 조건에 따른 학습으로 기억된 정보 인출 수행을 비교한다.

4. 주의사항

(1) 해당 실험에서 이용되는 동물은 임상적 수준의 수면 장애 및 우울증이 없고 실험 이전의 기저 상태에서 운동 능력과 인지적 수행에 손상을 보이지 않는 동물이어야 한다.
(2) 이전 실험동물의 session이 끝날 때 마다 실험박스를 청소한다.

5. 고려할점

평소에 공부를 한 뒤 충분한 수면을 취하는 것이 밤샘 공부 보다 학습에 더 좋다는 말은 많지만 이를 증명하기 위해 실제 실험으로 옮기려다 보니 피실험 동물에 수면 박탈 +부정적 자극 제시(꼬리 꼬집기 or 강제학습)라는 비윤리적 요소가 불가피하게 들어가게 되었다.