CN115040782A - 一种小鼠趋避冲突行为实验装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小鼠趋避冲突行为实验装置及其方法，属于小鼠行为学范式构建领域。本发明装置是底部可通电的箱子，箱内一角设置一个躲避盒，在其对角放置装有鼠粮的小皿，在冲突过程中给予不同强度的足部电刺激。以鼠粮为奖励，引发趋向性行为；足部电刺激为负性刺激，引发回避性行为，从而构建了一种趋避冲突行为范式，用于评价不同强度的冲突下小鼠的趋避行为。通过视频采集分析趋向性摄食行为和回避性行为以及摄食量统计，从而评估小鼠在食物—电击冲突下的趋避行为。本发明模拟了冲突环境中的趋避行为，成功构建了一种新型趋避冲突行为学范式，为相关领域研究提供了有力的支撑。
Description
技术领域
本发明属于动物行为学范式构建领域，具体涉及一种小鼠趋避冲突行为实验装置及其方法。
背景技术
趋避冲突行为是指动物为了满足当前的愿望和目标，在不同的动机状态，如遇到意外的吸引或威胁的情况，行为主体迅速有效地调整自己的行为以应对这些情况，从而最大限度地获得奖励，最大限度地降低被伤害的概率的行为。趋避冲突起源于动物的自我保护机制，冲突环境中存在的奖励和威胁使得动物不得不作出决策，而面对压力和选择往往会影响精神状态，因此趋避冲突常常被认为是引起抑郁和焦虑的精神障碍的重要原因之一。现有探究趋避冲突行为的范式有天敌气味引起的探索和逃避冲突、中心旷场取食引起的中央区取食和不安全感的冲突等，但这些范式研究难以精确调控冲突的强度。此外，巴普洛夫冲突范式多在大鼠上进行，首先需要长期训练学会压杆取食行为，然后学习正性、负性刺激与声音刺激偶联，且趋避行为结果与训练过程中正性、负性刺激与声音刺激偶联顺序有关，故该行为范式复杂，容易受到学习能力和实验过程的影响，且缺乏冲突强度调控的精准性。目前转基因小鼠是神经科学研究的重要工具，因此，发明一种可调控冲突强度又单纯可行的小鼠趋避冲突行为范式对于趋避冲突行为的研究十分必要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种小鼠趋避冲突行为实验装置及其方法，通过食物-电击冲突及对电击强度的精准调控，构建小鼠趋避冲突行为范式，该方法简单可行，无需对小鼠进行任何训练，干扰因素少，可保证实验精确性。
本发明采用以下技术方案：
一种小鼠趋避冲突行为实验装置，包括底部可通电的箱子，箱子的一角设置有躲避盒为小鼠提供躲避区域，在躲避盒对侧放置有盛装鼠粮的小皿；所述箱子底部通电时间及强度可控用于在实验过程中为小鼠提供足部电刺激；所述装置还包括视频采集装置，用于采集小鼠进入躲避盒及进行摄食的行为以进行小鼠趋避冲突行为分析。
上述技术方案中，进一步的，所述鼠粮优选为含脂量不低于60％的高脂鼠粮。若使用普通鼠粮则正性奖励强度过低，小鼠趋向性行为较弱，不同电击强度下结果无法体现差异性。
进一步的，所述箱子底部为可通电网格，所述网格间隔0.6-1.2cm。若间隔过小不利于视频采集、观察小鼠及实验装置的清理；若间隔过大则不利于小鼠行动，在0.6-1.2cm的网格间隔下，实验操作方便可行，小鼠活动自由。
采用上述装置进行小鼠趋避冲突行为实验方法，包括以下步骤：
(1)实验小鼠在所述实验装置中进行为期3-10天的环境适应，每天5-15分钟，每天1-2次。若适应时间过短，则小鼠无法完成环境适应，影响后续测试；若适应时间过长，则实验周期过长，小鼠年龄跨度过大，实验结果前后差异性增大。
(2)在步骤(1)后将小鼠禁食16-24小时，再将小鼠放入所述实验装置中，时间为5-10分钟；统计期间摄食量，视频记录摄食时间、躲避时间和躲避次数。若禁食时间过短，小鼠趋向性行为过弱；若禁食时间过长，小鼠趋向性行为过强，均无法体现趋避冲突的影响。若测试时间过短，给予小鼠的活动时间过短，难以获得较为一致性的趋向性行为；测试时间过长，给予小鼠的摄食时间过长，饱腹后趋向性行为减弱，难以发现不同趋避冲突下趋向性行为的变化。
(3)步骤(2)小鼠放回家笼中，一周后禁食16-24小时，再次放入所述实验装置中进行测试，测试时间为5-10分钟，测试过程中每15秒给予2秒足部电刺激，在测试期间电刺激强度为0.08mA、0.10mA、0.12mA中的任一固定强度；统计期间摄食量，视频记录摄食时间、躲避时间和躲避次数。刺激强度过小或过大都会造成回避性行为过弱或过强，不利于观察不同趋避冲突强度下行为的变化。在测试过程中，一周时间的测试间隔以及随机选择刺激强度可以避免小鼠产生习惯性的行为。
(4)重复步骤(3)，不同的是，在本次测试期间将电刺激强度改变为0.08mA、0.10mA、0.12mA中未进行过的任一固定强度。
(5)重复步骤(3)，不同的是，在本次测试期间将电刺激强度改变为0.08mA、0.10mA、0.12mA中未进行过的任一固定强度。
(6)重复步骤(3)，不同的是，在本次测试期间将电刺激强度改变为0.20mA。最大刺激强度放在测试最后可以避免小鼠可能产生的恐惧记忆对后续测试的影响。
本发明的有益效果是：
将小鼠置于底部装有可通电的箱体内，以食物作为“诱惑”，而以足部电刺激为“危险”，通过装置的设置可以较好的判断小鼠的趋向性行为和回避性行为，且通过控制给予足部电刺激的强度可控制该趋避冲突过程中的冲突强度。
与现有方法不同，本发明方法不需要对小鼠进行任何训练，这避免了干扰因素对实验结果精确性的影响，例如：训练过程中由于给予负性刺激和正性刺激顺序差异、实验个体的学习记忆能力差异等对实验结果可能都会存在干扰。本发明通过简单的实验装置及方法设计避免了训练过程，更有利于保证实验精准性；此外，考虑到不同冲突强度对趋避冲突行为结果有影响，本发明设计了多个电击强度从而在一种趋避冲突行为中呈现不同冲突强度，且由于多次给予电击可能会使小鼠对电击产生适应性，因此本发明在实验过程中将每次测试休息的间隔定为一周进行一次。且除了最大的电击强度外，其余测试均随机给予不同大小的电击，最终保证在整个实验流程中，每只小鼠均经历过一次不同强度的食物—电击冲突测试。
附图说明
图1为本发明的实验装置示意图；
图2为本发明的实验流程示意图；
图3为本发明行为学结果统计图；测定小鼠在不同电击强度下的摄食量(a)、摄食时间(b)、躲避时间(c)，躲避次数(d)。*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,****P<0.0001；
图中：①躲避盒，②装有鼠粮的小皿，③可足部电刺激的箱底。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的具体实验过程和对实验结果进行分析。
如图1所示，本发明的一种小鼠趋避冲突行为(食物—电击冲突)实验装置，包括箱子，躲避盒①放置于箱子的一角，躲避盒为一面开放的黑色正六面体，为小鼠提供躲避区域。通过视频采集装置采集小鼠进入躲避盒的回避性行为，用于评价小鼠回避性行为。
在躲避盒①的对侧放置以小皿②，小皿②装有60％含脂量的高脂鼠粮，为小鼠提供食物奖励。统计摄食量并通过视频采集装置采集小鼠进行摄食的趋向性行为，用于评价小鼠趋向性行为。
进一步，箱子底部设有足部电刺激网格③，在实验过程中给予一定强度的电刺激，足部电刺激作为负性刺激促进回避性行为。
在本发明装置中应保障鼠粮为含脂量不低于60％的高脂鼠粮，同时箱子底部的网格不能过梳或过密。若使用普通鼠粮则正性奖励强度过低，小鼠趋向性行为较弱，不同电击强度下结果无法体现差异性。进一步的，所述箱子底部为可通电网格，所述网格间隔0.6-1.2cm。若间隔过小不利于视频采集、观察小鼠及实验装置的清理；若间隔过大则不利于小鼠行动，在0.6-1.2cm的网格间隔下，实验操作方便可行，小鼠活动自由。
如图2所示，采用上述的实验装置进行小鼠趋避冲突实验的方法，包括以下步骤：
(1)实验小鼠在食物—电击冲突实验装置中进行为期3-10天的环境适应，每天5-15分钟，每天1-2次。适应完成后小鼠能适应食物—电击冲突实验装置，了解躲避盒和食物小皿的存在；
(2)在完成适应后小鼠禁食16-24小时，在食物—电击冲突实验装置中进行测试，测试时间为5-10分钟。统计摄食量，视频记录摄食时间、躲避时间和躲避次数；
(3)步骤(2)小鼠放回家笼中，一周后禁食16-24小时，在食物—电击冲突实验装置中进行测试，测试时间为5-10分钟，测试过程中每15秒给予2秒足部电刺激，电刺激强度为0.08mA/0.10mA/0.12mA中任一固定强度。统计摄食量，视频记录摄食时间、躲避时间和躲避次数；
(4)重复步骤(3)，电刺激强度改变为0.08mA/0.10mA/0.12mA中未进行过的任一固定强度；
(5)重复步骤(3)，电刺激强度改变为0.08mA/0.10mA/0.12mA中未进行过的任一固定强度；
(6)重复步骤(3)，电刺激强度改变为0.20mA。
实施例
实验动物：实验动物选用体重约25克、8-10周龄的雄性WT小鼠。
主要试剂：60％含脂量高脂鼠粮，75％酒精。
主要仪器：底部装有可通电网格的箱子(20cm×20cm×20cm，网格为1cm×1cm)、躲避盒(8cm×8cm×8cm)、小皿(直径2cm)、视频采集系统。
实验过程：
实验开始前30分钟，将实验小鼠放置在测试房间内适应，使其安静。实验装置为底部装有可通电网格的箱子，箱的一个角落放置一个直径1.5cm的小皿，其中装有高脂鼠粮，在其对侧放置一个躲避盒，在箱中央轻轻放入小鼠，让其在箱中适应7天，每天5分钟。适应结束后禁食24小时，将小鼠放入实验装置，自由摄食5分钟，视频记录小鼠这5分钟内的活动；休息一周后禁食24小时，将小鼠放入实验装置，自由摄食5分钟，并给予15s/2s的足部电刺激；一周后再进行测试，三次电刺激的强度分别为0.08mA/0.10mA/0.12mA，以上三次电刺激随机给予，确保每只小鼠在三周内都经历了三种强度各一次，最后一周禁食24h，将小鼠放入实验装置，自由摄食5分钟，并给予15s/2s的足部电刺激，电刺激的强度分别为0.20mA，视频记录小鼠这5分钟内的活动，记录并统计其在5分钟内摄食量、摄食时间和在躲避盒中的躲避时间、躲避次数。
评价方法
小鼠测试过程中摄食量越多、摄食时间越长，说明趋向性行为越明显；小鼠在测试过程中躲避时间越长、躲避次数越多说明回避性行为越明显。
实验结果示意图如图3，包括两批次实验共12只小鼠的实验结果：与基础值(base)相比，随着足部电刺激强度(负性刺激强度)的增强，小鼠的摄食量减少(图3a)、摄食时间缩短(图3b)；同时躲避时间延长(图3c)，躲避次数增加(图3d)。
综上所述，本发明针对现有研究小鼠趋避冲突行为学范式的不足，提供能够观察小鼠食物—电击冲突中趋避行为的实验装置及其方法。该方法可通过调控负性刺激强度改变冲突的大小，从而明显影响趋避行为。且该方法不涉及学习过程，不需要长期训练，简单易行，为相关领域研究提供了有力的支撑。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种小鼠趋避冲突行为实验装置，其特征在于，包括底部可通电的箱子，箱子的一角设置有躲避盒为小鼠提供躲避区域，在躲避盒对侧放置有盛装鼠粮的小皿；所述箱子底部通电时间及强度可控用于在实验过程中为小鼠提供足部电刺激；所述装置还包括视频采集装置，用于采集小鼠进入躲避盒及进行摄食的行为以进行小鼠趋避冲突行为分析。
2.根据权利要求1所述的小鼠趋避冲突行为实验装置，其特征在于，所述鼠粮为含脂量不低于60％的高脂鼠粮。
3.根据权利要求1所述的小鼠趋避冲突行为实验装置，其特征在于，所述箱子底部为可通电网格，所述网格间隔0.6-1.2cm。
4.一种小鼠趋避冲突行为实验方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的实验装置进行，方法包括以下步骤：
(1)实验小鼠在所述实验装置中进行为期3-10天的环境适应，每天5-15分钟，每天1-2次；
(2)在步骤(1)后将小鼠禁食16-24小时，再将小鼠放入所述实验装置中，时间为5-10分钟；统计期间摄食量，视频记录摄食时间、躲避时间和躲避次数；
(3)步骤(2)小鼠放回家笼中，一周后禁食16-24小时，再次放入所述实验装置中进行测试，测试时间为5-10分钟，测试过程中每15秒给予2秒足部电刺激，在测试期间电刺激强度为0.08mA、0.10mA、0.12mA中的任一固定强度；统计期间摄食量，视频记录摄食时间、躲避时间和躲避次数；
(4)重复步骤(3)，不同的是，在本次测试期间将电刺激强度改变为0.08mA、0.10mA、0.12mA中未进行过的任一固定强度；
(5)重复步骤(3)，不同的是，在本次测试期间将电刺激强度改变为0.08mA、0.10mA、0.12mA中未进行过的任一固定强度；
(6)重复步骤(3)，不同的是，在本次测试期间将电刺激强度改变为0.20mA。
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2022
- 2022-05-19 CN CN202210555450.1A patent/CN115040782A/zh active Pending
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