想象一下,你被突然丢进一个巨大的、亮堂堂的陌生广场,四周毫无遮挡,头顶可能还有一双“上帝之眼”死死盯着你——这时,你会缩在墙角瑟瑟发抖,还是大胆走向中央,来一段即兴舞蹈?
这就是实验室里小鼠们的日常行为测试——旷场实验(Open Field Test, OFT),一个使用了90年的经典实验。别看它只是一个空盒子,这里上演的可是探索与恐惧的斗争:
社恐小鼠:贴墙疾走,绝不踏入中央“雷区”,仿佛在说:“这地方比我导师办公室还可怕”
冒险鼠王:直立、嗅探、甚至来个旋转跳跃,把空旷场地当成无人的实验室。
戏精小鼠:前5分钟装高冷,后5分钟突然放飞自我——实验员盯着数据挠头:“这到底算焦虑还是多动症?”
从抗焦虑药物筛选到阿尔茨海默病早期预测,这个看似简单的实验,正在揭开动物(甚至人类)行为最原始的密码。接下来,就让我们走进这个实验,看看科学家如何从小鼠的自由探索中,找到大脑最深处的秘密!
旷场实验作为评估啮齿类动物自发活动、探索行为及焦虑样反应的经典范式,自20世纪30年代建立以来,在神经科学、药理学及精神疾病研究中具有广泛应用。
原理:旷场行为学的核心原理基于动物在新奇环境中表现出的"探索-回避冲突":中央区域诱发本能警觉,促使动物滞留角落以减少被捕的风险;而探索动机则推动小鼠在中央区域进行探索活动。实验通过量化空间偏好(中央/角落时间比)、运动模式(路径复杂度)及探索行为(直立次数)等指标,区分焦虑样行为与探索活动。
应用:神经科学与精神病学(如焦虑与抑郁症)、药理学与药物开发等
敞口箱:小鼠常用尺寸为长50cm×宽50cm×高35cm,大鼠为长1.2m×宽1.2m×高40cm,底部黑色或白色,四壁透明或白色,顶部敞开。
材质:不透明塑料或金属材质,避免反光干扰。
光照:均匀照明,避免强光直射。
环境控制:隔音、无气味干扰,每次实验后需用75%乙醇清洁。
实验流程
(1)适应阶段
实验前30分钟将动物移至测试房间,使动物适应环境,提前调好试软件参数。
(2)测试阶段
轻柔取出小鼠并核对编号,记录小鼠编号及状态,背向操作者将动物轻柔置于场地中央,立即撤离并开始记录。实验结束后采用75%酒精擦拭箱体,并等待气味散去再开始下一只小鼠的检测。
测试时长通常5-15分钟(根据研究目的调整)。
(3)行为记录
采用视频追踪软件(如EthoVision、ANY-maze、DeepLabCut等)分析运动轨迹、速度、区域停留时间等。
指标参数 | 具体参数 | 行为学意义 |
运动活性 | 总移动距离、平均速度、静止时间占比 | 基础运动能力 |
空间偏好 | 中央区停留时间/距离、边缘滞留时间、进入中央区域次数 | 焦虑样行为 (越少中央探索越焦虑) |
探索行为 | 直立次数、嗅探频率 | 好奇动机/环境评估能力 |
应激反应 | 排便/排尿次数、僵直时间 | 急性应激水平 |
时间控制:实验应在动物活动期(夜间/黄昏)进行。
批次一致:同批实验需固定时间、光照、实验人员。
避免干扰:测试期间保持安静,减少人为打扰。
参考文献:
Seibenhener ML, Wooten MC. Use of the Open Field Maze to measure locomotor and anxiety-like behavior in mice. J Vis Exp. 2015 Feb 6;(96):e52434.
Prut L, Belzung C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. Eur J Pharmacol. 2003 Feb 28;463(1-3):3-33.
来源:守正弘药
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