脑声常谈：小鼠旷场实验行为中的宫格划分对行为学指标的影响

旷场实验( open field test) 是一种经典的动物行为学实验，常应用于评价啮齿类动物的焦虑样行为。 能够引起啮齿类动物产生焦虑的原因有多种，如慢 性疼痛，天敌应激，药物，疾病等。啮齿类在自然环 境生存中因惧怕天敌而不敢长期暴露于开阔地带产 生警觉心理，同时它们为寻找食物会主动对新环境 进行探索伴有好奇心理。旷场实验正是通过模仿这种开阔的新环境，研究动物在“警觉-好奇”心理冲突下产生的焦虑样行为。常用的评价动物焦虑样 行为的重要实验参数包括: 旷场中央区域的移动距离、进入次数、活动时间以及站立、排便的次数等。其中，中央区域的界定是衡量动物焦虑水平非常关键的一个参数。但在不同文献报道中，中央区域大小的划定却不尽相同。Gould 等建议将中央区域大小设定为旷场区域总面积的25% ～ 50%之间，中央区域过大或者过小都可能会导致统计结果异常。对于中央区域到底应该设定多大合适，大家并没有达成统一共识。

行为学设备

旷场实验设备和视频采集与存储系统使用上海欣软信息科技有限公司，行为分析软件 VisuTrack 动物行为分析软件。

模型建立

炎性痛诱导动物焦虑模型 用 3% 异氟烷将野生型小鼠短时间麻醉，随即向小鼠右后肢足底 皮下注射 10 μl CFA，注射完成后将小鼠轻轻放回笼具之中，待其清醒后连续观察 3 ～ 5 min，如果小鼠出 现舔足或咬足行为即证明实验模型建立成功。建模 成功后，将小鼠按照分组分笼饲养。

旷场实验测试

所有小鼠的旷场实验在每日 18∶ 00 以后进行。炎性痛诱导动物焦虑模型组小鼠( n = 10) 在足底炎性痛建立成功后第 14 d 进行; 致焦虑 药诱导动物焦虑模型组小鼠( n = 10) 在腹腔注射 FG7142 1 h 后进行; 自然状态下对照小鼠( n = 10) 可直接进行。实验开始前 3 d 将待测试小鼠移至实 验等待区适应新环境，并对每只小鼠进行安抚，减少 环境及人为带来的应激反应。实验场地光照亮度80 ～ 120 lux，湿度适宜，温度保持在( 24 ± 0． 5) ℃。 正式实验开始时，将小鼠放置于旷场实验装置( 长宽 高分别为 50 cm × 50 cm × 50 cm 的无顶盖立方塑料 箱) 正中央区域，通过动物行为视频采集系统记录小 鼠在旷场装置中 5min的运动轨迹。每只小鼠测试 完后放入新的鼠笼中并清理旷场装置内粪便、尿液及用 75% 酒精消除遗留气味，待装置完全干燥后再 进行下一只小鼠实验。整个实验过程实验者保持安 静并在实验区外( 实验区域被挂帘遮挡) 对整个实 验流程进行视频记录操作，避免实验者自身气味对 小鼠产生应激作用，影响实验结果。所有实验结束 后，小鼠全部移回到各自原来鼠笼中休息。

大小鼠旷场实验箱，型号：XR-XZ301，上海欣软，VisuTrack动物行为分析软件

数据分析

由于旷场的陌生空旷区域对于小鼠来说是一种天然威胁，小鼠在被放置在正中央区 后会迅速逃往旷场外周区域并趋壁活动，所以我们将小鼠碰触到旷场外周四个壁的时刻定为开始记录小鼠运动轨迹的时间点，所有小鼠的行为分析开始时间全部按照此标准执行。利用行为分析软件采集 小鼠在所划定区域内的运动距离、活动时间、进入次 数、进入各区域的潜伏期以及运动速度等参数。

五区域划分法分析比较不同焦虑模型动物在旷 场中的行为模式

旷场实验是用来分析几分钟时间内小鼠在空旷 开阔区域里的探索行为，这种行为通常会受到小鼠 情绪变化的影响。一般情况下，实验者利用视频采 集及分析系统( Fig． 1A) ，通过比较小鼠单位时间内 在中央区域( 25% ～ 50% 旷场区域总面积) 的移动距 离、活动时间以及运动距离，即可判断得出研究对象 是否出现了焦虑样行为。在这里，为了比较不同类 别小鼠焦虑模型在旷场中的行为模式，我们不再设 置中央区域，而是将整个旷场区域均分成 100 个大 小为 5 cm × 5 cm 的小正方形区，行为分析软件自动 将每个小正方形区域标上对应数字( Fig． 1B) 。我们 将旷场区域从外周到中央分别定义为 A/B /C /D/E5 个区域( Fig． 1C) : A 区( 最靠外侧白色方环) ，B 区 ( 黑色方环) ，C 区( 蓝色方环) ，D 区( 黄色方环) ，E 区( 红色方环) 。由于每个小正方形区域很小而小 鼠身体较长，所以为了保证轨迹跟踪的准确性，我们 采用了一点跟踪模式，即只跟踪小鼠头部在小方块 中的位置变化( Fig． 1D) 。在这 5 个区域内，B /C /D 区都有各自双侧相邻区域，而 A/E 区只有单侧相邻 区域，所以 A/E 区与 B /C /D 区的数据统计是不相同 的( Fig． 1E) 。

旷场实验的设计原理是模拟了自然环境中的陌 生开阔地带，由于没有躲避天敌的地方，小鼠在这种 空旷地带活动对它们来讲是一种威胁，往往伴随着 恐惧情绪; 另一方面小鼠又因为觅食本能或者单纯 的“好奇”天性而需要去开阔地带进行探索。当小鼠 出现在旷场中央区域时，这两种情绪便会发生冲突 从而导致小鼠出现焦虑样行为。

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文章参考引用：DOI: 10． 16557 /j． cnki． 1000-7547． 2019． 06． 003

关键词： 中央区域 行为分析

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