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科研服务


一、Morris水迷宫

(1) 实验原理

虽然老鼠是天生的游泳健将,但是它们却厌恶处于水中的状态,同时游泳对于老鼠来说是十分消耗体力的活动,他们会本能的寻找水中的休息场所。寻找休息场所的行为涉及到一个复杂的记忆过程,包括收集与空间定位有关的视觉信息,再对这些信息进行处理、整理、记忆、加固、然后再取出,目的是能成功的航行并且找到隐藏在水中的站台,最终从水中逃脱。

Morris水迷宫(Morris water maze, MWM)实验是一种强迫实验动物(大鼠、小鼠)游泳,学习寻找隐藏在水中平台的一种实验,主要用于测试实验动物对空间位置觉和方向觉(空间定位)的学习记忆能力。


(2) 应用简介

学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生理学、动物心理学、行为生物学及时辰生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学(CAI)。


(3) 实验方法

①将动物(大鼠或小鼠)头朝池壁放入水中,放入位置随机取东、西、南、北四个起始位置之一。记录动物找到水下平台的时间(s)。在前几次训练中,如果这个时间超过60s,则引导动物到平台。让动物在平台上停留10s.

②将动物移开、擦干。必要时将动物(尤其是大鼠)放在150W的白炽灯下烤5min,放回笼内。每只动物每天训练4次,两次训练之间间隔15~20min,连续训练5天。

③最后一次获得性训练结束后的第二天,将平台撤除,开始60s的探查训练。将动物由原先平台象限的对侧放入水中。记录动物在目标象限(原先放置平台的象限)所花的时间和进入该象限的次数,以此作为空间记忆的检测指标.

④测定动物的工作记忆(working memory)。探查训练结束后的第二天,开始维持4天的对位训练。将平台放在原先平台所在象限的对侧象限,方法与获得性训练相同。每天训练4次。每次记录找到平台的时间和游泳距离以及游泳速度。


(4) 案例展示


(5) 常见问题

①对比食物驱动的模型(如放射臂迷宫),水迷宫实验的最大优点在于,动物具有更大的、逃离水环境的动机。而且不必禁食,特别适合老年动物的测试。加上它对衰老引起的记忆减弱尤其敏感,因此,水迷宫最常用于老年动物记忆的研究。

②每天在固定时间测试。操作轻柔,避免不必要的应激刺激。

③当与其他同类实验相比较时,要注意到动物的性别、品系、泳池的尺寸和水温等多种因素对实验结果的影响。此外,当以游泳速度作为观察指标时,要考虑到动物的体重、年龄以及骨骼肌发育状况等对游泳速度可能造成影响。

④用老年动物进行实验时,应确认动物的游泳能力和视力不因年龄增大而影响行为操作。其方法如下:将平台露出水面以使动物能够看见平台。动物放入泳池后如毫无困难地直接游向平台,说明动物的游泳能力和视力均正常,可以开始实验。

⑤游泳对动物是一个较大的应激刺激,可引起神经内分泌的变化。这些变化可能对实验结果造成干扰。对老年动物,严重时可诱发心血管疾病而导致昏厥甚至猝死。因此,必要时可将动物多次放入泳池或适当延长其游泳时间以增加动物对游泳的适应能力。

⑥当用实验染料搅浑泳池的水时,要定期换水以免水腐败变质。


二、动物跑台实验

(1) 实验原理

动物跑台实验主要利用动物跑台让鼠类小动物作跑步运动训练,可取代传统的游泳训练,使训练强度指标更加准确。


(2) 应用简介

动物跑台实验是体能、耐力、运动损伤、营养、药物、生理和病理等实验的必要的手段之一。


(3) 实验方法

在运动训练的过程中,密切观察大鼠的运动表现和运动能力的变化,避免运动性过度疲劳的发生。在实验的过程中,每天给大鼠加料、换水、打扫清洁,每周称体重和称量大鼠的饮食量一次。

1) 打开软件,点击“开始设置”按钮(此时开始设置按钮变为绿色),此时将导入上次设置的参数。

①总时间:设定实验总时间,可以通过中间的输入框直接用键盘输入,也可以通过最左边的按钮调节,步进值为1分钟。

②跑步时间:设定动物跑动的时间,设置方法与总时间的设置一样。

③休息时间:设定动物休息的时间,设置方法与总时间的设置一样。

④刺激设定:设定电刺激的电流大小,通过左边按钮设置,步进值为0.05mA。

⑤选择COM端口:选择串口线与计算机的通信端口,默认为COM1。

⑥速度设定:调节转速,步进值为1m/min。支持实时调节。

⑦声音刺激:控制声音刺激的有无,实验开始之后实时控制。

⑧光刺激:控制光刺激的有无,实验开始之后实时控制。

⑨电刺激:控制电刺激的有无,实验开始之后实时控制。

2)  参数设定完成之后,点击“开始实验”按钮。此时电机启动,数据显示在右边的蓝色区域内,同时以表格形式显示在右下角区域。

3)  实验结束按钮可以随时停止实验,试验时间到也会停止实验。


(4) 案例展示


(5) 常见问题

购进的大小鼠首先在实验室进行一周左右的生活环境的适应性饲养。

②第二周进行跑台适应性运动训练,做正式实验时应剔除个别始终拒跑的鼠。

③正式实验时,科研人员按研究项目的需要,设定运动速度、跑台坡度角等进行动物运动跑台实验。


三、悬尾实验

(1) 实验原理

将实验动物通过固定动物尾部使其头向下悬挂,动物在该环境中拼命挣扎试图逃跑又无法逃脱,从而提供了一个无可回避的压迫环境,一段时间的实验后, 记录处于该环境的动物产生绝望的不动状态过程中的一系列参数,动物的表现出的这种典型的“不动状态”,反映了一种被称之为“行为绝望状态”,

悬尾实验(The Tail Suspension Test,TST)是一项小鼠行为测试,可用于筛选潜在的抗抑郁物,以及评估预期会影响抑郁相关行为的实验方法。


(2) 应用简介

这种行为绝望模型与抑郁症类似,而且对绝大多数抗抑郁物敏感,而且其药效与临床药效显著相关,所以被广泛用于抗抑郁物的初选。


(3) 实验方法

有专门的悬尾测试仪,主要用于抗抑郁、镇静以及止痛类药物的研究。该仪器适用于大鼠、小鼠或其他实验室动物,通过固定动物尾部使其头向下悬挂,记录处于该环境的动物产生绝望的不动状态过程中的一系列参数。

方法 :将小鼠尾部后1/3处用胶带固定,悬挂于支架上,头部距离台面15cm,进行摄像,摄像背景与小鼠毛色呈明显反差,白色小鼠采用黑色背景。计时6min后停止,利用小动物行为学分析软件:用Smart 2.5软件对小鼠后四分钟(3-6min)的不动时间进行统计。


(4)案例展示

 


(5)  常见问题

1)TST 悬尾实验不建议用较重的大鼠,因为大鼠只能通过它们的尾巴来支持它们的体重,这对大鼠来说是痛苦的。同样的道理,应该注意避免使用异常重的小鼠(例如用于模拟肥胖的小鼠),在这种情况下,实验者应该寻找替代性的测试,例如强迫游泳实验。

2)动物从居住环境带入实验环境应适应一段时间,通常至少一个小时。

3)实验环境应保持安静,突然大的噪音会使小鼠惊慌失措。

4)使用软件分析时,选择合适对比度的背景:白鼠使用黑色背景,黑鼠使用白色背景;也可选择使用由上海欣软信息科技有限公司生产的带背光板的专业实验设备;对老鼠的颜色没有要求,更可拍摄出高质量,高对比度的实验录像。

5)每只小鼠的实验空间多大?参考空间在 55cm高*15cm宽*11.5 cm 左右,多通量实验时,为防止动物彼此观察或互相影响,中间用隔板隔开;动物悬挂在隔间中间,宽度和深度足够大,不能与墙壁接触。

6)悬挂后动物鼻尖与设备地板之前的距离多少?参考距离在 20~25 cm 左右。

7)底部建议放置一个可拆卸的拖盘,收集粪便或尿液。

8)悬挂用的胶带应牢固地粘贴在小鼠尾部和悬挂杆上,并且足够坚固以承受正在测试的小鼠的重量。但是,胶带不应该过于粘滞,因为在实验结束会从尾部移除。胶带尺寸应统一,长度 17 厘米,从一端 2 厘米做标记。这个 2 厘米的部分用于将胶带连接到尾部,而剩余的 15 厘米用于悬挂小鼠;胶带应贴在尾部的尾端,尾部留 2-3 毫米的距离。

9)尾巴攀爬阻止器,小鼠在实验过程,会出现追求和攀爬它们自己的尾巴的现象,这是个普遍的问题。解决方法很简单,而且非常有效:将一段塑料管切成 4 cm 长中空圆柱体(内径 1.3 cm 左右,1.5 g)放置在小鼠尾巴周围就能防止这种尾巴爬行行为。注意的是,在没有使用阻止器之前,已经成功爬上尾巴的小鼠知道逃生是可能的。因此应将这类小鼠排除。

10)分析时仅有前肢但没有后肢介入的小动作可判断为不动;因惯性产生的摆动可判断为不动;上海欣软信息科技有限公司开发的Super系列行为学系统之SuperTst悬尾实验分析软件可识别动物头部、尾巴、前肢、后肢、重心等部位,准确区分并识别出运动和不动行为,

11)实验结束后(通常是 6 分钟),将动物放回鼠笼,应轻轻将胶带从尾巴上拉下来,不要从尾巴上撕扯胶带,避免给动物带来痛苦;

12)清洁用品,每次实验完成,收集粪便和尿液,彻底擦拭悬挂盒。



四、八臂迷宫实验

(1) 实验原理

八臂迷宫(8-Arm Maze)用来检测药物或大脑受损状态下学习和记忆方面的表现,它由八个完全相同的臂组成,这些臂从一个中央平台放射出来,所以又被称为放射迷宫(Radial Maze)。

每个臂尽头有食物提供装置,根据分析动物取食的策略即进入每臂的次数、时间、正确次数、错误次数、路线等参数可以反映出实验动物的空间记忆能力。


(2) 应用简介

八臂迷宫操作简便、可行,而且能区分短期的工作记忆和长期的参考记忆,现已被广泛用于学习记忆认知实验功能评价。ZH-3000八臂迷宫主要的分析主要指标为 名称、分组、工作记忆错潜伏期、参考记忆错误潜伏期、总正确次数、总进臂次数、工作记忆错误次数、参考记忆错误次数、正确潜伏期、正确率、工作记忆错误率、参考记忆错误率、首错前正确次数、测试时间、轨迹图等。


(3) 实验方法

1)动物适应实验环境1周后,称重,禁食24小时。此后每天训练结束后限制性地给予正常食料(据体重不同,大鼠16-20g,小鼠2-3g),以使体重保持在正常进食大鼠的80%~85%。

2)第二天,迷宫各臂及中央区分撒着食物颗粒(每只4~5粒,直径约3~4mm)。然后,同时将4只动物置于迷宫中央(通往各臂的门打开),让其自由摄食、探究10min。

3)第三天,重复第二天的训练。这一过程让动物在没有很强的应激条件下熟悉迷宫环境。

4)第四天起,动物单个进行训练:在每个臂靠近外端食盒处各放一颗食粒,让动物自由摄食。食粒吃完或10min后将动物取出。

5)第五天,将食物放在食盒内,重复前一天的训练,一天2次。

6)第六天以后,随机选4个臂,每个臂放一颗食粒;各臂门关闭,将动物放在迷宫中央;30s后,臂门打开,让动物在迷宫中自由活动并摄取食粒,直到动物吃完所有4个臂的食粒。如经10min食粒仍未吃完,则实验终止。


(4)案例展示


(5) 常见问题

1)小鼠放射迷宫设备和实验程序与大鼠类似,但迷宫规格应比大鼠迷宫小1/4~1/2,以免增加小鼠行为操作难度。

2)本实验也可只用来测定工作记忆。方法中唯一不同的是,在所有放射臂均放置食粒,而不是只选4个臂放置食粒。

3)慢性应激对动物的迷宫操作可产生影响,且存在性别差异。经过慢性应激以后,雄性大鼠记忆力减弱,表现为记忆错误频率增加;雄性大鼠的空间记忆反而增强,表现为错误频率减少。

4)即使在限制进食条件下,也应让大鼠体重每周增加5g,以免动物因营养不良而患病。剔除身体状态不良的动物。

5)迷宫周围的任何一件物品均可被动物用来作为空间定为的标志。去除或移动这些标志可能使动物操作困难并降低迷宫臂选择的准确性。

6)根据实验目的的不同迷宫放射臂的数目可不同,包括8、16、24、32、40和48臂迷宫。迷宫臂越少要求动物记住探究过的臂也越小,动物的行为操作就越简单。增加臂的数目一方面增加了对动物空间记忆的要求,另一方面也引入了更多的、有必要考虑的干扰因素(例如过去的迷宫学习对目前所测记忆的影响)。所以,通常使用8臂放射迷宫,既可减少不必要的、过多臂的干扰,又可缩短训练和测试所花的时间。 

7)所用食物通常为小块的、带巧克力味(动物最喜欢的味道之一)或甜味的早餐圈(每块10mg);也可用液体食物(如巧克力奶或水)。后者对于测试某些影响动物对固体食物吞咽的药物(抗胆碱能药)尤为实用。 

8)影响动物迷宫操作主要有两大因素:对迷宫或观察者的恐惧与动物探究习性和已知放在迷宫臂内食物的驱使。恐惧因素过强会阻止动物的迷宫操作,使动物始终停留在迷宫的某一个地方而不去探究。缺乏对食物的渴求也会产生类似结果,增加对动物的抚摸,必要时加高迷宫臂的侧墙,有助于减少动物的恐惧。如食物的驱使作用不足,可减少食物量,但必须同时监测体重和一般身体状况。通常大鼠体重不应低于禁食前的80%;对多数大鼠,体重降低15%即可。 

9)与水迷宫不同,放射臂迷宫适合反复测试或长期记忆的测试。一般认为,工作记忆代表短期记忆,参考记忆代表长期记忆。


五、大小鼠明暗箱(黑白箱)实验

(1) 实验原理

利用小鼠或大鼠具有趋暗避明的习性设计的装置,一半是暗室,一半是明室,中间有一小洞相连。暗室底部铺有通电的铜栅。动物进入暗室即受到电击。本实验简单易行,反应箱越多,同时训练的动物越多。以潜伏期为指标,动物的差异性比较小。对记忆过程特别是记忆再现有较高的敏感度。

在明暗箱中,小鼠或大鼠喜欢在暗箱活动,但动物的探究习性促使其试图去探究明箱。然而,明箱的亮光刺激又抑制动物在明箱的探究活动。


(2) 应用简介

被广泛应用于学习记忆、老年痴呆、海马/外海马研究、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学等领域,在世界上已经得到广泛地认可,是医学院校开展行为学研究尤其是学习与记忆研究的优选经典实验。


(3) 实验方法

明暗箱(45cm*27cm*27cm)中暗箱占三分之一,顶部加盖;明箱占三分之二,亮光照明,两箱之间的隔墙有一个7.5cm*7.5cm的门洞供动物穿过。明暗箱置于Animex活动计数仪上,可同时记录动物的运动活性。动物给药后一定时间置于明箱中央,记录10min内穿箱次数及分布在明箱和暗箱的滞留时间。

Shimada等人1995年对明暗箱的装置进行了大胆的改进,在一个40cm*40cm*12cm的有机玻璃敞箱中央安装一个10cm*10cm*12cm的暗箱,因而构成另两对角的“L”形跑道(明箱),每一个暗箱各有一个3.5cm*3.5cm的洞口与两侧的跑道相连。装置上方装有电视扫描和摄像系统,由此观察小鼠的穿箱次数、在明箱滞留时间及运动活性。


(4)案例展示


(5) 常见问题

1)有抗焦虑的均可以增加动物的穿箱次数以及在明箱的滞留时间,非抗焦虑剂则无此作用。

2)在此模型上抗焦虑剂相对使用强度与临床试验结果一致。

3)Shimada改良明暗箱实验敏感性好,无论是经典的抗焦虑剂或者致焦虑剂,还是丁螺环酮等新型抗焦虑剂,在此模型上都呈阳性结果。


六、条件性位置偏爱实验

(1) 实验原理

环境刺激与作为条件性强化的某种药物搭配,使动物在环境刺激与药物之间建立联系,形成操作性行为,从而可以观察动物对搭配环境的偏爱程度来测定搭配药物的强化效应。条件性位置偏爱实验可以与各种具有依赖性的药物进行实验。


(2) 应用简介

条件性位置偏爱实验(Conditioned Place Preference, CPP)实验是目前评价药物精神依赖性的经典实验模型,也是广泛应用于寻找抗觅药行为的有效工具。


(3) 实验方法

该实验将实验动物(大鼠、小鼠)置于条件性位置偏爱箱的白色观察区,并给予精神依赖性药物(例如吗啡),然后观察实验动物在条件性位置偏爱箱的黑色区和白色区的活动情况,白色区 、黑色区以及其中的灰色区之间有小门可供动物自由穿梭。动物每次处于给药区就会在药物奖赏性效应的作用下对黑色和白色区域产生位置上的偏好,其程度与药物的精神依赖性相关。


(4)案例展示


(5) 常见问题

①实验前充分触摸大鼠,动物必须对实验者和实验环境完全适应没有恐惧感。

②如果动物掉落在地,最好将此动物剔除。 

③注意控制实验中其他干扰因素。


七、社会交互行为测试

(1) 实验原理

动物交际实验系统设计是在小鼠熟悉了环境后,检测小鼠靠近位于实验箱中装有另一只陌生小鼠的金属笼的时间,来判断小鼠的社交能力。在实验中,通常会比较小鼠靠近关有熟悉小鼠的金属笼时间与陌生小鼠金属笼的时间,来判断动物的社交能力。


(2) 应用简介

社会交互行为测试(3-Chambered Social Test)是最常用的用于评估自闭症行为的实验。


(3) 实验方法

在小鼠熟悉了环境后,检测小鼠靠近位于实验箱中装有另一只陌生小鼠的金属笼的时间,来判断小鼠的社交能力。在实验中,通常会比较小鼠靠近关有熟悉小鼠的金属笼时间与陌生小鼠金属笼的时间,来判断动物的社交能力。


(4)案例展示


(5) 常见问题

①实验前充分触摸大鼠,动物必须对实验者和实验环境完全适应没有恐惧感。

②如果动物掉落在地,最好将此动物剔除。 

③注意控制实验中其他干扰因素。


八、孔板实验

(1) 实验原理

该实验是利用新奇(curiosity)和恐惧(fear)两个因素来控制动物在新环境下的行为,用逃避(escapes) 来反映这两个因素的作用结果。动物反复钻头(head一dipping)反映其新奇感和对逃避的渴望。一般认为,药物在不影响动物运动活性的剂量下,增加钻头次数和时间,表现为抗焦虑作用,减少钻头次数和时间则为致焦虑作用。


(2) 应用简介 

孔板实验是Boissiex和Simon1962年首次建立的,此后被广泛用于药效研究。


(3) 实验方法

大鼠和小鼠的实验装置有所不同。大鼠装置为一个66cm x 56cm x 47cm的木箱,底板有4个直径为3 . 8cm、深1 cm的等大圆孔,其中两孔离最近壁14cm,另两孔17cm,孔板水平抬高12em;小鼠木箱为44cm x 40cm x 27cm ,  4个孔的孔径均为3cm,厚1. 8cm,每孔中心离最近壁的距离为l0cm。 80年代之后,孔板箱壁及每一孔周边都装有红外光电管,并与微机相联,这样可同时自动记录动物的钻头次数和钻头时间、运动活性及站立数等多项指标,既提高了工作效率,又增加了实验的可靠性。实验用雄性成年的大鼠或小鼠。将动物置于孔板中央,背朝观察者。动物两眼消失在洞中为一次钻头(a head一dip),记录5-10min的钻头次数及钻头持续时间。


(4)案例展示


(5) 常见问题

①对孔板箱的形状和大小没有统一的标准,但常采用方型,其边长在大鼠一般60cm,小鼠为40c m左右。

②孔的数量早期多为16孔,现在通常采用4孔板。

③动物在上午的钻头数往往比下午多。因此,应尽量在每天固定的时间内做实验。

④本实验对致焦虑药(如BDZ受体反相激动剂)引起探究性钻头的特异性降低结果较为一致,而某些缺乏抗焦虑作用的药物(如BDZ受体拮抗剂氟马西尼)反可使探究性钻头增加。故在筛选未知药物时应结合其它焦虑模型进行评价。


九、高价十字迷宫

(1) 实验原理

高架十字迷宫(High plus maze)是利用动物对新异环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧形成矛盾冲突行为来考察动物的焦虑状态。

高架十字迷宫具有一对开臂和一对闭臂,啮齿类动物由于嗜暗性会倾向于在闭臂中活动,但出于好奇心和探究性又会在开臂中活动,在面对新奇刺激时,动物同时产生探究的冲动与恐惧,这就造成了探究与回避的冲突行为,从而产生焦虑心理。而抗焦虑药物能明显增加进入开臂的次数与时间,十字迷宫距离地面较高,相当于人站在峭壁上,使实验对象产生恐惧和不安心理。


(2) 应用简介

高架十字迷宫被广泛应用于新药开发、筛选、评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学及行为生物学等多个学科的科学-研究和计算机辅助教学等领域,是开展行为学研究尤其是焦虑抑郁研究的经典实验。


(3) 实验方法

实验开始时将小鼠从中央格面向闭合臂放入迷宫,记录5分钟内的活动情况。观察指标包括:开放臂进入次数(必须有两只前瓜进入臂内),开放臂停留时间,闭合臂进入次数,闭合臂停留时间。计算开放臂停留时间比例,开放臂进入次数比例,高架十字迷宫中总进入次数。实验完成后将小鼠取出,将两臂清理干净,喷洒酒精除去气味,最后用Xeye动物行为学软件进行数据分析。


(4) 案例展示


(5) 常见问题

①实验前充分触摸大鼠,动物必须对实验者和实验环境完全适应没有恐惧感。

②如果动物掉落在地,最好将此动物剔除。 

③注意控制实验中其他干扰因素。


服务流程:

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