对于试图回答行为机制问题的研究人员来说,动物模型是无价的。旷场试验是测量动物模型行为最常用的平台之一。这是一种快速且相对简单的测试,可以提供各种行为信息,从一般的行走能力到受试动物的情绪数据。由于它与啮齿动物模型有关,该计划允许对实验室饲养和野外捕捉的不同品系的小鼠或大鼠进行研究。这项技术也可以很容易地用于研究不同药物化合物的抗焦虑或抗焦虑作用。这里详细介绍了用旷场迷宫描述小鼠行为的协议,并简单分析了两个C57BL/6小鼠品系之间的一般运动能力和焦虑相关的情绪行为。简而言之,使用所描述的方案,我们发现野生型小鼠比年龄匹配的基因敲除小鼠表现出明显更少的焦虑相关行为,而两种品系表现出相似的行走能力。
实验介绍
开放迷宫(OFM)最早是在1934年开发的,用来测量啮齿动物的情绪。它已成为动物心理学中应用最广泛的行为测量方法之一。它提供了对定义明确的行为的简单且相当快速的评估,而无需培训测试对象或管理测试的人员。这些特征导致了开放式迷宫在研究中的广泛使用,并扩展到其他动物物种,如小牛、猪、兔子、灵长类动物、蜜蜂和龙虾。其受欢迎的部分原因是测试背后的心理和生理概念通常简单易懂。例如,推测进化力量选择了动物的共同反应,以至于大多数物种对特定刺激表现出焦虑介导的恐惧或逃跑反应。例如,啮齿动物对大、明亮、开放和未知的环境表现出明显的厌恶。我们可以假设他们习惯于将这些类型的环境视为系统发育中的危险。所有这些特征都包含在开放域的迷宫中,并构成了其在行为范式测试中使用的基础。
开放场框由一个有足够高度的围墙区域组成,以防止物体逃逸。典型的迷宫为圆形或方形,其面积足够大,可以根据测试对象的大小在迷宫的中心造成一种开放感。在荒野迷宫中,许多变量都可以得分,其中大多数变量都涉及不同类型的体育活动。行走是最常见的研究行为,但也可以测量其他行为,如潜伏期或勃起。在大多数情况下,啮齿动物的行为是在一个光秃秃的迷宫中分析的。然而,将一个或多个物体添加到迷宫地板上增加了观察物体如何与新的额外刺激相互作用的能力。呈现对象时的相关参数通常是接近对象的次数,或者在某些情况下,一个对象相对于另一个对象的偏好或不喜欢。
仪器的准备
由四个活动室组成的多单元开放式迷宫(OFM)用于此分析(图1)。每个小室的尺寸为50厘米(长)x 50cm厘米(宽)x 38cm厘米(高),由白色高密度无孔塑料制成。
- 当迷宫的墙壁光滑时,对迷宫的地板进行纹理处理,以便在行走过程中获得牵引力。为了这个测试的目的,迷宫象限是完全空的。考虑到本协议的其余部分,将使用上述迷宫的单个象限来演示OFM。
- 在使用之前和随后的测试之前,用95%的乙醇擦拭试验箱,以去除之前的主题鼠标留下的任何气味线索。
- 在测试老鼠之前,让乙醇完全挥发。每次测试之间可能需要5-10分钟。
- 对于此分析,请使用VisuTrack视频跟踪软件(上海欣软)来记录和评估小鼠移动。注意:任何商业视频跟踪摄像机和软件都可以用来跟踪测试对象和评估开放迷宫的结果。对于最终用户来说,了解如何校准和运行用于每次单独分析的软件非常重要。无论使用什么样的摄像头和跟踪软件,只要按照厂商的说明正确校准摄像头和软件,就能获得最好的效果。
- 在包含迷宫设备和运行软件所需的计算机的标准照明室内进行测试。将摄像机连接到天花板或使用任何高架支撑系统,将摄像机悬挂在迷宫上方,以便摄像机镜头可以看到整个迷宫区域(图2)。
- 作为测试的人类管理员,房间里必须有足够的空间,让迷宫里的测试对象根本无法被观察到,以免影响小白鼠的行为。
实验协议
提示:该方案中使用的软件包允许一次跟踪多达16只小鼠。如上所述,为了便于完成,这里讨论的协议适用于使用OFM的单个象限的单个鼠标。对于本协议中使用的设备,您可以使用迷宫的每个象限跟踪最多4只小鼠。如果使用多壳迷宫,在将第一只实验小鼠放入其定义的象限后,将其余小鼠放入其各自的迷宫象限进行跟踪分析。出于本协议的目的,进一步的解释将针对迷宫的单个象限。
- 把笼子里的老鼠从它们的居住室带到测试室。在开始测试之前,让老鼠适应手术室至少30分钟。
- 轻轻地抓住它的尾巴,从笼子里取出一只老鼠,将老鼠放在开放的迷宫中间,同时通过点击“开始”按钮激活VisuTrack软件,开始跟踪老鼠的运动。老鼠立即移动到迷宫的外壁是正常的,释放和追踪被捕获的老鼠的时间应该重合,以记录这种移动。
- 实验小鼠被允许在迷宫的每个象限自由且不间断地移动10分钟,在此期间,跟踪软件将记录移动情况(图3)。
- 在测试期结束时,轻轻地拿起测试小鼠,将其带出迷宫,并将其放回笼子中。
- 清理迷宫前,目测计算迷宫内存在的粪便颗粒,并手动记录数字,以便进一步分析。
- 清除所有粪便颗粒,擦拭所有排尿点。用95%的乙醇喷洒迷宫象限的地板和墙壁,并用干净的纸巾擦拭。在测试其他小鼠之前,让乙醇溶液完全干燥。
- 用下一个鼠标重复这个过程。
旷场实验(OFT)又称开箱实验,是评价实验动物在新的不同环境中的自主行为、探究行为和紧张程度的方法。Hall于1934年首次提出了研究大鼠情绪变化的旷场实验。经过不断的发展和完善,旷场实验主要用于观察实验动物的自主运动能力、对新的不同环境的探索行为、紧张、狂躁、焦虑和抑郁等。由于其操作简单、可行性高、数据记录准确,已成为动物精神领域流行的行为测试方法。
在行为测试中,通常采用各种实验方法来综合分析和评价动物的某种行为变化。因此,在安排不同的行为实验时,要注意实验之间的相互作用。因为旷场实验对小鼠影响不大,所以可以优先考虑动物进行旷场实验。
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