動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述

1 前言
 

人生活在世界中，有各種各樣的行為。這些行為構成了我們生活的社會(huì )環(huán)境。動(dòng)物也有很多行為，繁殖行為、覓食行為、趨避行為、戰斗行為、利他行為等等。動(dòng)物行為學(xué)就是研究動(dòng)物行為的一門(mén)學(xué)科。通過(guò)學(xué)習前人對動(dòng)物行為學(xué)的研究得出的規律，能夠以觀(guān)察、實(shí)驗的方式了解動(dòng)物的狀態(tài)、需求等。作為一門(mén)經(jīng)驗性學(xué)科，實(shí)驗方法尤為重要。本文作為0迷宮（zero maze）視頻分析系統的文獻綜述，在閱讀了12篇動(dòng)物行為學(xué)分析論文之后選擇性提取了包括0迷宮在內的幾種常規實(shí)驗方法，詳細做了描述。動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述

2 正文

動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗主要有學(xué)習記憶類(lèi)、**成癮類(lèi)、抗焦慮抑郁類(lèi)、抗疲勞類(lèi)、神經(jīng)精神類(lèi)、痛覺(jué)測試類(lèi)共六大類(lèi)。其中抗焦慮抑郁類(lèi)又可作為大部分動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗的前置實(shí)驗，作為每一組動(dòng)物的焦慮度的一個(gè)評判。當然洞板實(shí)驗測得的探索性也可以作為一組動(dòng)物的生理心理指標的。

2.1 學(xué)習記憶類(lèi)

學(xué)習記憶類(lèi)實(shí)驗要求實(shí)驗動(dòng)物與實(shí)驗員之間已經(jīng)建立熟識的條件，保證實(shí)驗員與動(dòng)物的接觸不會(huì )對實(shí)驗動(dòng)物產(chǎn)生試驗中的干擾因素。動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述

2.1.1 Morris 水迷宮

Morris水迷宮在20世紀80年代初就提出，至今仍然作為有效地測量實(shí)驗動(dòng)物學(xué)習記憶能力的實(shí)驗。整個(gè)實(shí)驗過(guò)程分為隱藏平臺獲得實(shí)驗（hidden platform acquisition training）和空間搜索實(shí)驗（probetrial testing）兩部分

隱藏平臺獲得實(shí)驗：用于測量動(dòng)物在水迷宮中的學(xué)習和記憶能力。實(shí)驗時(shí)間：4天。實(shí)驗前動(dòng)物自由游泳2分鐘。實(shí)驗訓練每天進(jìn)行4次，每次60秒，隨機從東、南、西、北四個(gè)入水點(diǎn)選擇一個(gè)，將實(shí)驗動(dòng)物面壁放入水中，記錄實(shí)驗動(dòng)物尋找并爬上潛伏平臺所需時(shí)間即逃避潛伏期（escape latency）。如果實(shí)驗動(dòng)物在60秒內未找到平臺，由實(shí)驗者將其引導至平臺，逃避潛伏期記為60秒；然后使實(shí)驗動(dòng)物在平臺上停留20s。每次訓練之間和訓練完成后，迅速將實(shí)驗動(dòng)物洗凈擦干，放在熱源附近，防止動(dòng)物體溫過(guò)低。每只實(shí)驗動(dòng)物共計訓練16次。計算每天各組4次逃避潛伏期的平均值。

空間搜索實(shí)驗空間搜索實(shí)驗：用于測量實(shí)驗動(dòng)物對平臺空間位置的記憶保持能力。第5天撤除平臺，任選一個(gè)入水點(diǎn)將實(shí)驗動(dòng)物放入水中，動(dòng)物在水中游泳60s，測量以下參數：動(dòng)物在原平臺所在象限和其他各象限的游泳時(shí)間；在20%邊緣區、40%邊緣區和中心區游泳路徑的長(cháng)短，以分析動(dòng)物搜索策略的異同；平均游泳速度；穿越原平臺位置的次數

2.1.2 穿梭箱

此模型是由兩個(gè)外形基本相同的箱子組成，兩個(gè)箱子之間有門(mén)連通，供實(shí)驗動(dòng)物通過(guò)

穿梭箱可以進(jìn)行各種趨避實(shí)驗，比如足電擊，刺鼻氣味，事物香味，當一邊設置為暗房的時(shí)候可以作為避暗實(shí)驗，從而研究實(shí)驗動(dòng)物的學(xué)習記憶能力

穿梭箱模型完成的主要是兩類(lèi)回避實(shí)驗主動(dòng)回避實(shí)驗和被動(dòng)回避實(shí)驗

主動(dòng)回避實(shí)驗要求實(shí)驗動(dòng)物經(jīng)過(guò)訓練之后記憶實(shí)驗信號主動(dòng)采取措施逃避不利刺激，實(shí)驗裝置為沒(méi)有明暗區別的兩的兩個(gè)箱子，實(shí)驗分為記憶獲得和記憶保持兩個(gè)階段。在記憶獲得階段中首先把實(shí)驗動(dòng)物放入其中一個(gè)箱子中，待動(dòng)物適應環(huán)境后，先給一個(gè)可以察覺(jué)的非條件刺激，比如高頻率的穩定聲音刺激或者閃光燈強光刺激，間隔一段時(shí)間后（40~70秒），施加一個(gè)不利刺激，比如足底電擊，實(shí)驗動(dòng)物只有逃避到另一個(gè)箱中后方能逃避電擊，訓練一定次數，如30次。記憶獲得實(shí)驗后的24小時(shí)和48小時(shí)進(jìn)行記憶保持實(shí)驗，實(shí)驗步驟和記憶獲得實(shí)驗相同，記錄動(dòng)物對聲音刺激做出反應和產(chǎn)生逃避行為的延遲時(shí)間。主動(dòng)回避實(shí)驗主要反應了動(dòng)物的非陳述記憶的能力。動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述

被動(dòng)回避實(shí)驗的思路是要讓動(dòng)物記住某一行為所帶來(lái)**的后果，這樣動(dòng)物在下次想進(jìn)行該行為時(shí)就會(huì )十分猶豫，避暗實(shí)驗是利用一邊為暗箱的穿梭箱來(lái)完成的被動(dòng)回避實(shí)驗。在非暗箱的一邊施加照明，實(shí)驗開(kāi)始時(shí)將實(shí)驗動(dòng)物放入明亮的箱子中，由于實(shí)驗動(dòng)物喜暗怕光的天性，動(dòng)物進(jìn)過(guò)小門(mén)進(jìn)入暗箱內，反復強化數次。**天實(shí)驗和第**相同，但實(shí)驗動(dòng)物進(jìn)入暗箱后，關(guān)閉兩箱之間的門(mén)，并給予實(shí)驗動(dòng)物持續的足底電擊數秒，把動(dòng)物取出休息一段時(shí)間后再次強化，數次。第三天實(shí)驗時(shí)把動(dòng)物放在明箱內，記錄動(dòng)物從明箱進(jìn)入暗箱的延遲時(shí)間。延遲時(shí)間越長(cháng)表明動(dòng)物的學(xué)習記憶能力越好。

除了穿梭箱以外，跳臺實(shí)驗和爬桿實(shí)驗也是常用的主動(dòng)回避和被動(dòng)回避的實(shí)驗方案

2.1.3 洞板實(shí)驗

洞板試驗是基于大鼠喜歡探洞的天性而設計的，它能有效反映大鼠對新環(huán)境的探索能力（Kameiet al, 2004; Calamandrei etal,1996）。實(shí)驗箱分內外兩層，外層為隔音用；內層中間有一方形中空塑料柱用以限制動(dòng)物的部分活動(dòng)。內層有22只水平方向的光電管。光電管對面設紅外線(xiàn)光源。一組光電管距底板40mm用來(lái)記錄活動(dòng)量、向前運動(dòng)等。另一組光電管距底板125cm用以記錄動(dòng)物站立式的探究活動(dòng)。箱的4個(gè)角各有一個(gè)光電管，用以記錄拐角處的活動(dòng)。底板下面0.5cm處由光電管記錄大鼠的探洞次數和時(shí)間

試驗時(shí)間30分鐘將實(shí)驗動(dòng)物放入洞板裝置中同時(shí)開(kāi)始測量記錄，每隔兩分鐘讀取一次探洞次數用來(lái)做探洞次數—時(shí)間曲線(xiàn)圖。動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述

洞板實(shí)驗實(shí)際結果中可以看出隨著(zhù)時(shí)間推后，探洞頻率會(huì )降低，如果幾天重復再同一裝置中測量也能看到總探洞次數之間的顯著(zhù)降低，這就表現實(shí)驗動(dòng)物對實(shí)驗環(huán)境已經(jīng)產(chǎn)生了學(xué)習并有一定記憶了。本實(shí)驗測得的頻率降低程度就是實(shí)驗動(dòng)物的學(xué)習記憶能力

2.2 神經(jīng)精神類(lèi)

2.2.1 曠場(chǎng)實(shí)驗

將實(shí)驗動(dòng)物放置于頂部開(kāi)口的長(cháng)方形實(shí)驗盒內，盒上覆蓋玻璃。實(shí)驗盒底部虛擬劃分為若干個(gè)大小相同的區域（以被試動(dòng)物的體型為準），記錄實(shí)驗動(dòng)物進(jìn)入各個(gè)區域的次數，各個(gè)單位時(shí)間內的直立次數。

根據動(dòng)物晝夜節律，進(jìn)行150分鐘的曠場(chǎng)行為實(shí)驗。實(shí)驗結束后，將實(shí)驗動(dòng)物放回飼養籠休息。次日相同時(shí)間（或者預實(shí)驗測量證明的活躍程度無(wú)顯著(zhù)差異的的相同時(shí)間），再次重復曠場(chǎng)實(shí)驗。

曠場(chǎng)實(shí)驗系統是觀(guān)察研究實(shí)驗動(dòng)物神經(jīng)精神變化、進(jìn)入開(kāi)闊環(huán)境后的各種行為，例如動(dòng)物對新開(kāi)闊環(huán)境的恐懼而主要在周邊區域活動(dòng)，在中央區域活動(dòng)較少，但動(dòng)物的探究特性又促使其產(chǎn)生在中央區域活動(dòng)的動(dòng)機，也可觀(guān)察由此而產(chǎn)生的焦慮心理。**興奮**可以明顯增加自主的活動(dòng)而減少探究行為，一定劑量的抗精神病**可以減少探究行為而不影響自主活動(dòng)

此外曠場(chǎng)實(shí)驗還可用于學(xué)習記憶分析，通過(guò)計算直立—時(shí)間曲線(xiàn)圖中的直立－時(shí)間曲線(xiàn)下的面積（area under curve，AUC），并比較實(shí)驗AUC下降的百分比來(lái)分析實(shí)驗動(dòng)物對環(huán)境的適應能力。AUC 下降幅度越大，說(shuō)明實(shí)驗動(dòng)物對于環(huán)境的記憶越深刻。動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述

2.3 抗焦慮抑郁類(lèi)

抗焦慮抗抑郁類(lèi)**實(shí)驗*好配合曠場(chǎng)實(shí)驗以便區別**興奮和抗抑郁效果

2.3.1強迫游泳

當大鼠或小鼠放進(jìn)一個(gè)有限的空間使之游泳，開(kāi)始時(shí)拼命游泳力圖逃脫，很快就變成不動(dòng)狀態(tài)——僅露出鼻孔保持呼吸，四肢偶爾華東以保持身體不至于沉下去。這是動(dòng)物放棄逃脫希望的表現，屬于行為絕望。大多數抗抑郁藥，在急性亞處理的條件下（24小時(shí)內2~3次給藥），可以有效對抗不動(dòng)狀態(tài)，使實(shí)驗動(dòng)物游動(dòng)起來(lái)

雄性大鼠，體重180-200克，實(shí)驗前**單籠飼養。將動(dòng)物分組為實(shí)驗組和對照組，實(shí)驗分為兩天進(jìn)行，第**單只大鼠放進(jìn)水中讓其游15分鐘，取出后在32℃溫室烤干，歸籠。給藥組可以是兩次實(shí)驗前給，也可以只給在**次實(shí)驗前。經(jīng)過(guò)24小時(shí)后，再次實(shí)驗記錄放入缸中游泳5分鐘之內的累加不動(dòng)狀態(tài)時(shí)間，動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述

2.3.2 高架0迷宮

高架0迷宮是一個(gè)有高架十字迷宮發(fā)展而來(lái)的既傳統又新穎的動(dòng)物行為學(xué)系統。高架0迷宮系統是4個(gè)相錯的封閉開(kāi)放區間高架環(huán)形平臺，封閉象限和開(kāi)放象限區別明顯，消除了十字迷宮中間的含糊區域。

首先隨機分組同一批實(shí)驗動(dòng)物，分為對照組和給藥組。實(shí)驗前先將實(shí)驗動(dòng)物置于一敞箱中活動(dòng)5分鐘，然后開(kāi)始實(shí)驗，

對照組注入生理鹽水將實(shí)驗動(dòng)物放入閉臂并開(kāi)始計時(shí)，測量的參數為平臺邊緣探頭次數，開(kāi)臂閉臂的活動(dòng)時(shí)間、路程，進(jìn)入開(kāi)臂和閉臂的次數。給藥組注入抗焦慮或者抗抑郁**后測量相同參數比較得出**的效應

此外高架0迷宮也可以直接作為動(dòng)物生理或者行為學(xué)的前置實(shí)驗，了解這一批動(dòng)物的焦慮狀況。動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述

3 總結

"這些實(shí)驗方法中洞板實(shí)驗、高架0迷宮（高架十字迷宮）、曠場(chǎng)實(shí)驗、較常用為動(dòng)物行為學(xué)研究的前置實(shí)驗，通過(guò)這些實(shí)驗可以很好的了解實(shí)驗動(dòng)物各個(gè)方面的情況。但是動(dòng)物學(xué)實(shí)驗時(shí)間長(cháng)注意里要求很高較為枯燥，視頻分析系統正在發(fā)展，使這些枯燥的工作讓計算機自動(dòng)完成，在使動(dòng)物生理學(xué)實(shí)驗變得輕松的同時(shí)減少系統誤差。動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗方法文獻綜述
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