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動物行為學主要側重于科學和客觀地研究自然條件下的動物行為,研究對象包括動物的自主探索、學習行為、情緒表達等,是現代神經科學研究的重要技術之一。
動物行為實驗方法早期研究主要是為學習記憶行為設計的,后來發展為情緒表達、運動行為、社交行為、疼痛及成癮性等多個行為實驗方法。目前行為實驗研究最多的主要是學習記憶、情緒和運動行為等。
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專業優質大鼠小鼠行為學Morris水迷宮動物實驗外包代做技術服務(Morris water maze, MWM),是英國心理學家Morris 于20 世紀80 年(1981)代初設計并應用于腦學習記憶機制研究的一種實驗手段,主要通過研究嚙齒類動物的空間學習和記憶行為,對了解AD的發病機制、制定治療方案非常有用,F在被廣泛應用于學習記憶、老年癡呆、海馬/外海馬研究、智力與衰老、新藥開發/篩選/評價、藥理學、毒理學、預防醫學、神經生物學、動物心理學及行為生物學等多個學科的科學研究和計算機輔助教學等領域,在世界上已經得到廣泛的認可,是醫學院校開展行為學研究尤其是學習與記憶研究的首選經典實驗。
動物行為學實驗較為經典的Morris水迷宮,測試程序主要包括定位航行試驗和空間探索試驗兩個部分。
定位航行試驗(place navigation),歷時數天,每天將大鼠面向池壁分別從4 個入水點放入水中若干次,記錄其尋找到隱藏在水面下平臺的時間(逃避潛伏期,escape latency)。
空間探索試驗(spatial probe),是在定位航行試驗后去除平臺,然后任選一個入水點將大鼠放入水池中,記錄其在一定時間內的游泳軌跡,考察大鼠對原平臺的記憶。
首先,給大家詳細介紹一下小鼠們落水過程吧!
實驗步驟:
先讓老鼠在透明的水槽中游泳,讓它知道有可以?康钠脚_。之后在水中撒奶粉,使水色與老鼠有明顯的顏色區隔;
計算機打開The Track Mot BW 程序;
按下Image Position,再按下Online 啟動攝影機;
按下Stop,再按下Calibration(1:1)測量水槽半徑;
目測出圓心,用紅色圓圈將平臺位置與大小框起來,選擇目標物以標示圖案,并設定Time Limit(超過此時間限制就要將老鼠撈起來),最后用攝影機分析背景影像;
※經過以上步驟,計算機只會自動偵測大圓圈內(水池內)以及小圓圈(平臺),忽略圓圈外的背景;
抓小鼠,放入大水槽中,并同時按鈕計時;
用計算機觀察小鼠,當老鼠到達平臺上,按下外接按鈕停止計時;
若小鼠在Time Limit 內沒有游到平臺上,計算機會自動停止計時。此時就用愛的小手把它推到平臺上。讓他休息0.5-1min,讓他記下平臺位置;
把它抓起來,擦干,放在燈泡下以防失溫;
讓下一只,重復以上步驟。
※從數據上來看,小黑鼠找到平臺的時間,訓練過后會短許多,因此小黑鼠明顯有學習能力。
火自然有火的道理,這個實驗被廣泛應用,正是因為它有著一系列其他實驗不能及的優勢。
實驗優點:
由于對年齡相關性空間記憶損害有可靠的敏感性,Morris水迷宮是判斷老年小鼠空間學習記憶能力的特別有用的工具;
驅動動物逃避的是水刺激,而不需要食物和水的剝奪。因此,避免了剝奪食物和水后給實驗動物帶來的新陳代謝方面的問題,而這方面問題對某些品系的動物來說可能是危險的;
動物不必接受電擊,這在那些食欲促進任務(appetitive tasks)如輻射狀迷宮和T迷宮中是常規的要求;
可以消除氣味線索;
能提供較多的實驗參數,系統地考察實驗動物空間認知加工的過程,客觀地反映其認知水平;
將實驗動物的學習記憶障礙和感覺、運動缺陷等分離開來,減少它們對學習記憶過程檢測的干擾;
既可以檢測空間參考記憶又可以檢測空間工作記憶。在用固定平臺測試小鼠的空間參考記憶后再將平臺的位置改為不固定,就可檢測它們的工作記憶能力。顯然,尋找不固定平臺的認知過程要復雜一些,需要動物對時間和空間上的分離信息加以整合和判斷;
操作簡便,數據誤差較小。
當然,人無完人,更何況一個小鼠實驗,認識不足并不斷改進也是研究者們前進的方向。
實驗不足 :
由于需要監視系統及分析軟件,只有少數裝備較好的實驗室可以開展工作;
實驗程序的設計需要考慮的因素較多,同時需要實驗者具備一定的神經生理學、認知生理學和數理統計方面的知識,給實驗的開展和結果的解釋帶來困難,同時也限制了該迷宮的深入廣泛的應用;
由于體力消耗太大,體溫也喪失過多,年老體弱鼠完成任務較困難;
并非所有鼠株都適合于Morris迷宮測試,如BALB/c不能學會該任務(成績并不隨天數的增加而進步),129/SvJ的學習成績也偏差;
個體間的成績差異巨大;
某些株,如129/SvJ株的小鼠由于有年齡相關性視路病變(visual pathology),在衰老時完成以視覺為基礎的學習記憶任務時就會出現困難。在C57BL/6株,由于嚴重的禿頭癥(alopecia)存在,可能使某些小鼠產生抑郁,加上潰瘍性皮炎,最終可能影響小鼠的游泳能力而影響實驗成績;
對輕微的學習記憶能力的減退,該迷宮程序可能不敏感;
將動物浸入水中可能引起應激效應,與腦損害或藥理學操作間的相互作用具有不確定性;
經過自動監視系統的操作仍需要借助于手工才能完成,這可能使實驗變得有些乏味;
所占實驗場地過大。
同時,有很多原因阻礙了小鼠實驗的發現轉化到臨床上。其中一個原因是,AD患者在臨床上做的測試和動物實驗中用到的測試差別太大,不能相提并論。因此,有必要在動物模型和人類中探索敏感的可類比的行為實驗,從而提高轉化研究中的治療方案的預測性。
值得肯定的是,Morris水迷宮在AD治療方法的研發上,功不可沒,今后,經過不斷的完善和進步,一定會為科研做出更大的貢獻!
Y迷宮
Y迷宮實驗主要通過燈光和電刺激,使動物形成回避條件反射,觀察和記錄動物的回避條件反應能力和空間辨別能力,分析和推斷動物的學習、記憶和空間認知等方面的能力。
穿梭箱(shuttle box)
穿梭箱與Y迷宮類似,是一種心理學實驗裝置。箱體分隔為均等的兩個小室,中間有一小門洞相通,箱底及四側壁鋪設銅棒,以便通電,作為非條件刺激。兩側小室內各設25瓦的白熾燈一盞,以光(或聲)、電擊為聯合刺激,使實驗動物由被動回避建立主動的條件反射。記錄此條件反射建立過程中的主動回避反應指標可反應實驗動物的學習、記憶能力的變化。
新物體識別實驗外包委托技術服務:
新物體識別試驗是認知記憶的一種高度驗證方法。該實驗可以測試衡量記憶增強混合物,(消極的)特定幾個混合物對記憶的影響,遺傳學或者年齡對記憶力的影響等。
新物體識別實驗基本構思很簡潔:把老鼠放置在兩個或者更多的物體上停留一段時間。然后用一個新物體代替原來的物體。如果記憶正常,相對應熟悉的物體,老鼠探測新物體會花費更長時間去探索新物體。如果探索兩種物體花費的時間相同,就可以被視為記憶缺失。
動物運動軌跡跟蹤系統(EthoVision XT)是自動進行新物體識別實驗的研究工具。和Brown [4]以及Benice和Raber [1]分別通過測試,驗證了動物運動軌跡跟蹤系統的準確性,該系統的測試結果與專業研究人員的觀察結果一致,甚至更準確!
二、情緒行為實驗方法
情緒行為是一種瞬時變化的心理與生理現象,反映了動物機體對不斷變化的環境所采取的適應模式。從心理學的層面來說,情緒是對客觀事物的態度體驗和行為反應,為人和動物所共有,主要包括抑郁、焦慮、恐懼三類行為。由于動物的情緒體驗難以用語言表達,行為實驗是其主要的評價方法。
曠場試驗(Open field)
曠場試驗是評價實驗動物在陌生環境中自主行為、探究行為與緊張度的一種方法,可以用跨格數和中央區域運動時間、理毛數、站立數作為的觀察指標。
采用開口的觀察盒并用與小鼠毛色相反的顏色覆蓋內壁,將小鼠放入盒底中央區域適應周圍環境,適應后進行測試,攝像機記錄3分鐘內總的跨格數、行動路徑、中央區域花費時間等。
明暗箱
明暗箱利用動物避暗特性(趨黑箱)和探索特性(趨白箱)進行動物行為起源、精神藥理學、行為毒物學研究。黑白箱試驗有助于預測抗焦慮類藥物或促焦慮生成藥物對小鼠或大鼠行為的影響,被廣泛應用于學習記憶、老年癡呆、海馬/外海馬研究、智力與衰老、新藥開發/篩選/評價、藥理學、毒理學、預防醫學、神經生物學、動物心理學及行為生物學等多個學科的科學研究和計算機輔助教學等領域。
三、運動行為實驗方法
疲勞轉棒實驗
轉棒實驗提供了一種檢測嚙齒類動物運動功能的方便方法。中樞神經系統疾病或損壞以及藥物對運動協調功能和疲勞的影響可以通過測量動物在滾筒上行走的持續時間檢測評定。
疲勞轉棒實驗也可同步做疲勞實驗,骨骼肌松弛實驗、中樞神經抑制實驗,以及其他需用運動方式檢測藥物作用的實驗,如毒性對運動能力的影響,體內某種物質缺乏對運動能力的影響,心腦血管藥物對運動能力的影響等等。