学习笔记 ｜ 小鼠经典行为学实验分享
神经科学（neuroscience）也被称为脑科学（brain science），顾名思义，这是研究大脑结构与功能的学科。但是由于大脑的结构和功能都很复杂，神经科学涉及到多种学科，如生物学、心理学、数学物理学、医学、哲学等。
在神经学科的研究中，常常涉及到使用模式动物进行相关研究，而最常用的哺乳类模式动物，就是小鼠了。但在实验过程中，小鼠并不能直接和我们沟通，我们是如何了解小鼠的状态和情绪的呢？这就需要动物行为学实验。
动物行为学实验
动物行为学是研究动物行为的一门综合性学科，研究内容包括动物的沟通行为、情绪表达、觅食行为、社交行为、学习行为、繁殖行为、领地行为等。最初动物行为学的研究对象是正常动物，后来扩展为实验动物。随着科学技术的发展，针对动物行为学的实验体系逐步得到发展和完善。目前，动物行为学实验已成为当今实验研究的重要方法之一。
动物行为学实验可以帮助科研人员评估小鼠的学习和记忆能力、焦虑、抑郁、恐惧、社会化和运动能力等，从而探索认知、情绪和运动等复杂的生命现象。很多生物医学研究都需要构建小鼠疾病模型。而在神经科学、脑功能等领域的小鼠疾病模型，例如阿尔兹海默病AD小鼠模型、帕金森病PD小鼠模型、缺血缺氧性脑病HIE小鼠模型、抑郁症小鼠模型等需要结合动物行为学实验来研究发病机理和治疗药物效果等。
目前，动物行为学实验种类繁多，小编为大家介绍一些常见的动物行为学实验。
学习记忆行为实验
学习记忆是大脑最基本也是最重要的高级神经功能之一。学习记忆异常是绝大多数神经系统疾病的典型临床特征，如阿尔茨海默症、帕金森病、癫痫、精神分裂、脑瘫、脑白质病等。
学习记忆行为实验可以有效评估小鼠的学习能力和记忆能力。通过横向或纵向比较，我们可以明确小鼠在不同变量影响下或不同时期的学习记忆能力。常见的学习记忆行为实验有迷宫实验和新物体识别实验。
迷宫实验
迷宫实验是最经典的学习记忆行为实验，应用非常广泛并且种类众多，包括Morris水迷宫、T/Y迷宫、巴恩斯迷宫等。
图1. Morris水迷宫（图片源自网络）。
图2. T迷宫：a. T迷宫模式图[1]。b. T迷宫实验过程[2]。
图3. Y迷宫：a. Y迷宫模式图[3]。b. Y 迷宫自发轮替实验过程[4]。c. Y迷宫实验过程[5]。
在评价大小鼠的空间学习和记忆能力时，Morris水迷宫实验的结果更准确。在评价工作记忆能力时，Y型迷宫自主交替实验和T型迷宫对动物的压力较小，结果更可靠。
新物体识别实验
新物体识别实验是一种广泛使用的研究记忆神经生物学的工具。啮齿动物有一种自然的倾向，会花更多的时间探索新物体而不是熟悉的物体。此外，它们可以探索出熟悉物体在新位置增多和呈现的时间顺序。它较迷宫实验的突出优势是不需要长期的训练。
图4. 新物体识别实验[6]
情绪行为实验
动物是无法通过语言来表达自身情绪的。情绪行为实验可以为我们评估小鼠的情绪水平提供有效指标。
一般来说，评估小鼠的情绪行为主要分为两个方面：焦虑行为和抑郁行为。焦虑行为是动物的新奇环境探索心理与对新奇环境的恐惧之间产生冲突所导致的行为。而抑郁行为是动物在面临环境压力和其他因素的慢性长期影响下，出现如缺乏快乐、行为绝望、获得性无助等的情绪反应。
焦虑行为实验方法主要包括旷场实验、高架十字实验、明暗场实验等。
旷场实验
旷场实验是评价实验动物在新环境中自主探究行为与紧张度的一种方法。当处于陌生环境中时，动物会由于恐惧而主要在周边区域活动，在中央区域活动较少。旷场实验利用这一动物特性研究动物的焦虑行为。
图5. 旷场实验[7][8]
高架十字迷宫实验
高架十字迷宫实验是一种非条件反射焦虑动物模型，它利用动物对新异环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧心理，形成动物的矛盾冲突状态反应动物的焦虑情绪。除建立动物焦虑应激模型外，高架十字迷宫实验也是国际上公认的经典测量焦虑症状的方法，被广泛应用于大小鼠等啮齿类动物的焦虑行为学研究。
图6. 高架十字迷宫实验[9]
明暗场实验
明暗场实验是基于小鼠对明亮区域的自然厌恶以及它们对轻度压力源（例如新环境和光线）的自发探索行为的一项焦虑测试实验，是用于测量小鼠焦虑样行为的最广泛使用的测试之一。
图7. 明暗场实验（图片源自网络）
抑郁行为实验方法主要包括悬尾实验、强迫游泳实验、糖水偏好实验等。
悬尾实验
悬尾实验是一种抗抑郁药物评价模型的经典方法。其原理是利用小鼠悬尾后无法克服不正常体位，诱导小鼠进入特有的抑郁不动状态，通过记录不动状态潜伏期和不动状态持续时间百分率来评价动物的不动状态。
图8. 悬尾实验[10]
强迫游泳实验
强迫游泳实验是一种行为绝望实验法，通过将小鼠放入局限且不可逃避的环境（如水中），小鼠在该环境中拼命挣扎但无法逃脱，从而诱导小鼠产生绝望的不动状态，以衡量小鼠的抑郁样行为。
图9. 强迫游泳实验[11]
糖水偏好实验
糖水偏好实验是反应快感是否缺失的一种检测指标，是抗抑郁药物研究的最主要的行为学检测方法之一。
图10. 糖水偏好实验[12]
运动行为实验
运动功能检测是实验动物行为学的重要内容。运动障碍也是很多疾病的主要临床表现。以下为几个典型的行为学实验：
爬杆实验
是评价小鼠运动协调能力的经典方法。通过记录小鼠由杆的顶端往下爬到底部（双前爪着地）所需时间，比较其运动能力。
图11. 爬杆实验[13]
平衡木实验
平衡木实验是通过小鼠在窄木上移动判断动物运动功能的整合性和协调性。
图12. 平衡木实验（图片源于网络）
疲劳转棒实验
疲劳转棒实验需要动物在滚轴上保持平衡并连续运动，用于检测动物的协调性。
图13. 疲劳转棒实验（图片源于网络）
皮带跑步机实验
皮带跑步机实验用于检测动物的运动能力和耐力，建立疲劳模型。
图14. 皮带跑步机实验[14]
握力实验
握力实验是根据大小鼠善于攀爬，喜用爪抓持物体的习性设计的行为学实验，主要用于检测啮齿类动物肌肉力量和神经肌肉接头功能。
负重游泳实验
负重游泳实验用于检测动物的耐力，建立疲劳模型。
足迹分析法
足迹分析法用于定量评估人或动物的步态，最早源于临床上对患者步态的分析，而后用于动物步态分析。
南模生物动物行为学实验服务
南模生物提供多种大小鼠行为学实验服务，助力基于行为的疾病模型鉴别、药物筛选和疾病诊断。南模生物 618 年中狂欢，大小鼠行为学服务限时8折！具体项目见下表：
关于我们
上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，简称"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科创板上市高科技生物公司（股票代码：688265），始终以编辑基因、解码生命为己任，专注于模式生物领域，打造了以基因修饰动物模型研发为核心，涵盖多物种模型构建、饲养繁育、表型分析、药物临床前评价等多个技术平台，致力于为全球高校、科研院所、制药企业等客户提供全方位、一体化的基因修饰动物模型产品解决方案。
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