动物行为学实验中,如何让动物习惯实验人员的操作

2023-10-21 02:51:16 字數 4064 閱讀 1632

动物在行为实验之前的操作/处理对于所有研究者来说都是一个重要的考虑因素。然而,在决定是否让动物适应实验者操作/处理时,必须考虑许多因素,包括动物的特征,如啮齿动物类型(老鼠或大鼠)、品系和年龄。

对于实验前的操作/处理,研究者必须将小鼠或大鼠从笼子中取出,并在行为测定之前每天至少一次简单地抱着或轻轻抚摸动物,持续时间不少于一分钟,连续进行一周。新生幼鼠的操作/处理遵循类似的时间进程,但是动物应该从笼子中取出并放置在一个大小相似的区域内,而不是整个过程都抱着。重要的是,操作/处理应该温柔进行,不要用强制约束的方式。动物的约束会导致与上述操作/处理程序相反的结果,从而对行为表现产生负面影响,特别是在涉及探索、社交和记忆的任务中。

在大多数情况下,适应实验者操作/处理会使动物的行为逐渐改善,并且随着这个过程的持续时间而增加。操作/处理过的啮齿动物与未操作/处理的啮齿动物之间最显著的差异与压力和焦虑的减少有关。这种减少转化为更多的探索行为和在选择性任务和社交互动中的较少抑制。

虽然预实验操作/处理一致地导致啮齿动物的行为适应,但这种操作/处理的效果因动物的年龄、性别和品系而异。因此,研究者在决定是否让动物适应实验者操作/处理以及解释实验结果时,必须考虑这些因素。

一、年龄。

1.1 新生幼鼠

已经显示,对新生幼鼠啮齿动物进行操作/处理会引发对压力的适应性反应,表现为以后生活中压力反应的减少。新生幼鼠操作/处理的方案很简单,只需将幼崽(或幼崽)从母笼中取出并放置在一个单独的小区域内。程序的变化包括:

操作/处理时间(1-15分钟)

操作/处理天数(10-21天)

隔离操作/处理与群体操作/处理(即操作/处理个别幼崽与整个产仔)

各种条件下的操作/处理程序已被证明对以后的压力反应具有积极影响,表明对实验者操作/处理的适应性有益。这种影响被认为是海马细胞密度的结果。海马负调节下丘脑-垂体-肾上腺轴(hpa轴),该轴负责生化应激反应。因此,操作/处理引起的海马发育增强对压力反应具有相应的抑制作用。其他数据表明,杏仁核苯二氮卓受体密度增加,结合降低去甲肾上腺素、血清素和多巴胺水平也有助于增强对压力的抵抗力。

尽管新生幼鼠操作/处理具有这些好处,但这种做法也存在潜在的缺点。已经发现,新生幼鼠期受到操作/处理的大鼠在以后的生活中学习/记忆能力受损。具体而言,在早期受到操作/处理的大鼠中,提示-环境诱导的恐惧反应记忆的表达和消退明显受到抑制。此外,这一时期的大鼠操作/处理会减少成年期社交接近行为,并在社交环境中增加攻击行为。这对学习和记忆以及社交行为的影响表明,新生幼鼠操作/处理可能不适合进行与这些认知领域有关的任务的研究者。

1.2 青少年期

在青少年期,使大鼠适应实验者操作/处理可以减少压力反应,从而提高测量焦虑状态的某些任务的表现。例如,经过操作/处理的大鼠在高架十字迷宫中花费更多时间在开放臂上,相比未经操作/处理的青少年大鼠。此外,经过操作/处理的青少年大鼠在高架十字迷宫中的逃生行为转移潜伏期也缩短。这一指标表明,经过操作/处理的大鼠在记忆获取方面表现出增强,相比未经操作/处理的大鼠。

1.3 成年期

将成年大鼠适应实验者操作/处理,与新生幼鼠操作/处理类似,可以减少压力和焦虑,因此可能改善对新环境任务的表现。在多个大鼠品系中,已经发现操作/处理会增加大鼠在开放场地任务中停留在**区域的时间,表明对新环境的焦虑反应减少。同样,在提供一个藏匿隔间的情况下,当经过操作/处理的大鼠在测试前被实验者操作/处理时,他们进入藏匿隔间的次数较少,总体隐藏时间也较少。

除了减少焦虑样行为外,经过操作/处理的大鼠对某些刺激协议的反应增加。例如,当给予精神运动兴奋剂可卡因时,经过操作/处理的大鼠的运动水平明显高于给予相同药物的未经操作/处理的大鼠。这些数据可能是由于压力减少和环境探索中较少的抑制行为所致。因此,在行为测试之前操作/处理成年大鼠很可能会改善各种涉及新环境和冒险行为的任务的表现。

二、性别差异

操作/处理对雄性和雌性大鼠的结果之间存在显著差异,这对于使用两性动物的研究者来说是一个重要的考虑因素。例如,使动物在强迫游泳测试(fst,用于小鼠模型中的抑郁或无助感指标)之前适应实验者操作/处理可以减少不动性,从而表明两性的压力和抑郁程度降低。然而,对慢性应激(如反复暴露于fst)的应激适应性在经过操作/处理的雄性中增强,而在经过操作/处理的雌性中降低。类似地,在莫里斯水迷宫中,经过操作/处理的雄性大鼠表现出更快的学习速度,表明压力诱导的记忆反应增强。而这种效应在经过操作/处理的雌性大鼠中没有发现。相反,经过操作/处理的雌性大鼠在y型迷宫任务中表现出改善的学习和逆转学习能力,而经过操作/处理的雄性大鼠则呈相反效果。

此外,一些与关键行为障碍(如脆性x智力低下)相关的基因的表达在操作/处理时也显示出类似的性别差异调控。例如,海马中reelin基因的表达在经过操作/处理的雄性大鼠中持续下调,但在雌性大鼠中没有。这种改变可能对探索和社交行为产生深远影响,就像在同样调控reelin表达的疾病模型中发现的那样。例如,经过操作/处理的雌性大鼠的探索和调查行为更加显著,但雄性大鼠则不然。

因此,操作/处理结果中的性别差异对于解释经过操作/处理的大鼠的行为结果是一个重要的考虑因素。

三、品系差异

在同一物种的不同品系的啮齿动物中,已经注意到适应实验者操作/处理的效果存在差异。在选择进行**试操作/处理和确定最佳操作/处理方法时,必须考虑这些差异。

两个最常用的实验室大鼠品系,纯合lewis品系和杂合sprague dawley品系,在对实验者操作/处理的反应上存在显著差异。在sprague dawley大鼠中,标准操作/处理方案(每天1-2分钟的操作/处理,持续时间为短期[一周]或长期[两周])会逐渐降低压力激素水平,但在lewis大鼠中没有这种效果。压力激素水平的降低与许多行为任务的表现改善相关,包括开放场地探索和高架十字迷宫。

事实上,比较sprague dawley和另一个常用的实验室大鼠品系(pvg)在对实验者操作/处理的反应时发现,只有预操作/处理过的sprague dawley大鼠在高架十字迷宫中显示出增加的探索行为。而对pvg大鼠进行实验者操作/处理在行为表现上没有影响。因此,打算进行受压力和焦虑状态影响的实验的研究者可能会看到sprague dawley大鼠在经过长时间的预实验操作/处理后表现出改善,而lewis大鼠则不会有这种情况。

类似的差异也在常用的实验室小鼠品系中被注意到。具体而言,c57bl/6j和a/j在对新生幼鼠操作/处理的反应方面进行了比较(包括幼仔行为和母性行为)。发现对c57bl/6j的操作/处理会逐渐改变幼仔的超声波鸣叫,这是压力发展的早期指标。相反,a/j幼仔在经过实验者操作/处理后这种行为没有变化。此外,在重复操作/处理中,c57bl/6j幼仔显示出信号焦虑的体温升高减少,而a/j幼仔则没有适应性。两个品系的母鼠在经过实验者操作/处理后都表现出增加的哺乳和梳理行为,这对幼仔的社会行为发育产生不利影响。综上所述,使用c57bl/6j的研究者很可能会看到在新生幼鼠的**试操作/处理中重复操作/处理时的积极行为适应,但只是操作/处理幼仔而不是母鼠,而使用a/j小鼠的研究者可能会看到母性操作/处理的不利影响或仅从新生幼鼠操作/处理中看不到好处。

将相同的c57bl/6j小鼠与另外两个常用的实验室小鼠品系(129s6和swiss webster)进行比较,在对操作/处理的反应方面也发现了类似的品系差异。在经过操作/处理后,这三个品系都在许多重要参数上表现出适应性,包括体温和心率的增加。这些适应性表明经过实验者操作/处理后压力逐渐减少。有趣的是,129s6小鼠的探索行为没有适应实验者操作/处理,而c57bl/6j和swiss webster都在一般探索方面表现出行为适应。因此,与先前描述的结果一样,使用最常见的小鼠品系c57bl/6j的研究者会在经过实验者操作/处理后的行为测定中看到更好的表现。

结论

显然,使啮齿动物在实验之前适应实验者操作/处理有可能改善其行为表现。研究者在决定进行预实验操作/处理时需要考虑的重要因素包括动物的年龄、性别和品系,这些因素会影响操作/处理的结果。关键是,由于操作/处理确实会对行为产生影响,因此必须在所进行的所有实验中一致地进行这个过程。最后,如果使用多个品系的小鼠或大鼠(例如,在使用一个纯合转基因小鼠与一个杂合品系时),在解释结果时必须特别谨慎,因为不同的品系对适应实验者操作/处理的反应不同。

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