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動物行為實驗方法硬核總結:高架十字迷宮實驗
點擊次數:644 發布時間:2020-07-20

一、實驗原理

  高架十字迷宮(the elevated plus maze,EPM)是評價齧齒類動物焦慮反應的實驗方法 , 相較傷害性刺激所致小鼠焦慮行為檢測(如電刺激 、 噪聲刺激 、 飲食剝奪和暴露在捕食者氣味等), 該實驗具有操作簡單的優點 , 能直觀反映小鼠的條件應答 。EPM實驗是在高架Y型迷宮的基礎上發展而來的 。EPM由開臂(open arms和閉臂(closed arms)各兩條組成 , 呈十字形交叉 , 交接部分為中央區 , 距地麵有一定高度 。其原理是由於麵對新事物開臂 小鼠會產生好奇心去探究 , 而它們有嗜暗的天性(閉臂), 兩者之間發生探究與回避的衝突行為,產生焦慮心理。整個迷宮距離地麵的高度相當於人類站在懸崖邊,易導致動物產生恐懼不安的心理。可以通過對比小鼠在開臂和閉臂內的滯留時間和路程來評價小鼠的焦慮行為。

EPM實驗在藥物開發和研究中得到廣泛的應用:主要用於苯二氮卓類藥物的抗焦慮作用研究 及篩選具有抗焦慮作用的新藥,也被用於研究精神性藥物濫用的影響及激素的功能,應激對生殖、衰老、妊娠的影響等。抗焦慮藥主要選擇性地抑製邊緣係統 的海馬、杏仁核 ,產生抗焦慮作用。

二、實驗儀器

        高架十字迷宮主要由兩條開臂和兩條閉臂組成,互相垂直呈十字交叉,儀器上方裝有動物行為實驗的監控攝像機,通過采集卡連接電腦內的SuperMaze或VisuTrack動物行為分析軟件。高架十字迷宮實驗儀器區分大小鼠,尺寸不一樣。

通常情況下:

1、大鼠臂寬10cm,臂長50cm,閉臂高40cm,迷宮離地高度60-70cm左右;

2、小鼠臂寬5cm,臂長35cm,閉臂高15cm,迷宮離地高度約40-55cm左右;

型號:XR-XG201

 

三、實驗步驟

 1、實驗之前,一定要確保高架十字迷宮整個裝置的清潔。這個步驟不僅僅是要求當天的*實驗,更加側重於每一次動物實驗完成後的清潔除味工作,一定要去除上一隻動物在宮體內遺留下來的尿液、糞便等,盡可能創造一個清潔、無味道的理想試驗環境。同時,實驗員需要記錄動物的編號、日期、狀態等信息;實驗動物提前運送到行為學實驗室臨時籠架 ,適應環境至少3H左右減少動物緊張

2、將實驗動物(大鼠或者小鼠)從飼養籠中取出,實驗動物盡量背向實驗員,將動物輕輕放在儀器宮體的中央區域,動物麵向開臂,然後實驗員迅速安靜的離開;

3、打開SuperMaze或者VisuTrack動物行為分析軟件,跟蹤動物在高架十字迷宮儀器內的軌跡運動,自動計算指標,通常實驗時長為5min;

4、實驗結束後,取出實驗動物,放入飼養籠,做好實驗完成動物的標記信息,同時,用酒精和紙巾清潔迷宮。

 

 

四、實驗指標

 

1、進入開放臂次數(open arm entry,OE):進入到任一開放臂的次數,以動物的四肢均進入臂內為準或者以動物身體80%進入臂內為準。

2、開臂活動(open arm time,OT):動物四肢全部進入或者身體80%進入開臂內的持續時間,單位:秒。

3、進入閉臂次數(closed  arm  entry,CE):進入到任一閉臂的次數,以動物的四肢均進入臂內為準或者以動物身體80%進入臂內為準。

4、閉臂活動(closed arm time,CT):動物四肢全部進入或者身體80%進入閉臂內的持續時間,單位:秒。

5、向下探究次數(head-dipping):實驗動物置身於中央區域或者開臂時,一邊用前爪握住迷宮邊緣一邊把頭部和肩部伸出開臂的邊緣向迷宮下麵探究的行為次數。

6、閉臂後腿直立次數(rearing):也叫閉臂支撐性站立,動物在閉臂前腿抬起以後腿支持身體直立的次數。

7、中央區域活動:中央區域指的是開臂和閉臂鏈接交叉的區域,實驗動物在這個區域內的活動路程和滯留時間。

 

五、實驗統計原則

由① ~④分別計算 出 :

① 進入開放臂和封閉臂的總次數 (OE + CE ):表示大鼠的運動力(1ocomotor activity) :

② 進入開放臂次數比例 (OE%) :即開放臂進入次數/(OE+CE )×100% ;

③ 開放臂停留時間比例 (OT%) ,即開放臂停留時間/(OT+CT )×100%。每隻大鼠測試5min。中間用濕布擦拭迷宮,清除糞便,繼用幹布擦淨後再進 行下一隻大鼠的測試。

 六、結論

   高架十字迷宮試驗 ( EPM ) 既可以建立焦慮應激的模型也是上公認的經典測量焦慮反應的方法。其原理是利用動物對新異環境的探究特性和對高懸敞開臂的恐 懼心理, 形成動物的矛盾衝突來考察大鼠的焦慮狀態。EPM 測試的項目中, 焦慮動物的 OE% 和 OT% 會明顯降低, 經典抗焦慮藥物則使兩者升高, OE + CE 反映了動物的運動活性。本研究發現模型組大鼠的 OE% 和 OT% 顯著下降, 運動活性也降低。HD反映了動物在非保護區內的探索行為, 代表動物對陌生環境的好奇探究或因恐懼而尋求逃避, 與焦慮程度有一定相關性, 本研究中空瓶應激後的大鼠 HD行為減少; RR可用來觀察藥物有無鎮靜作用及鎮靜強度。上述結果證實, 慢性應激後的大鼠明顯處於焦慮狀態, 說明慢性焦慮應激大鼠模型的製備成功, 且通過量化的標準客觀反映出大鼠的焦慮程度。

 

七、實驗注意事項

 1、實驗開始時, 實驗者需要手持小鼠使其背對實驗者放置在開臂與閉臂的接合處, 且讓小 鼠麵對開臂若麵對閉臂, 實驗結果將受很大影響, 且同一實驗中所有小鼠均需要麵對同一開臂 , 否則可能會產生數據偏差。

2、其他一些可能影響實驗結果的事項包括小鼠的年齡性別營養及健康狀態小鼠對環境的適應實驗條件基本保持一致實驗時間段固定的實驗者燈光氣味等

3、如果在實驗中偶爾小鼠會從上掉落這時實驗者需要立即將小鼠從地上抓起放回迷宮並將該事件記錄下來後在數據處理過程中留意此意外對結果產生的差異。

4、迷宮宮體距離地麵的高度不宜過高或者過低,根據實驗動物的大小確定。

5、可以選擇一些白色或者黑色的吸水紙鋪在迷宮底部,對於實驗效率以及除味效果上麵,更加合適。

6、務必提前至少3小時,將實驗動物放在實驗室適應,減少動物對新環境的不安情緒。

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