高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)測試方法、指標(biāo)評價(jià)及注意事項(xiàng)

高架十字迷宮(Elevated Plus Maze, EPM)是一種在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域中被廣泛用于焦慮與其相關(guān)癥狀研究的行為實(shí)驗(yàn)，此種實(shí)驗(yàn)充分利用了嚙齒動(dòng)物不喜歡開闊地并盡可能的去追求遮蔽的天性。高架十字迷宮為一個(gè)擁有四種選擇的迷宮，其中兩個(gè)方向?yàn)殚_闊且無圍墻保護(hù)的空間(Open Arms) ，而另外兩個(gè)為封閉空間(Close Arms) ，動(dòng)物在天性驅(qū)使之下會(huì)去追求遮蔽，因此會(huì)在擁有遮蔽的封閉臂待上較久的時(shí)間，利用老鼠害怕開闊地的天性進(jìn)而觀察其焦慮或恐懼所造成的行為。

高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降碾r型是由 KC Montgomery于 1955年所創(chuàng)立的，他使用了改裝過的Y字迷宮(Y-Maze) ，與現(xiàn)今的Y字迷宮不同的是他所使用的迷宮分別擁有一個(gè)開闊臂與封閉臂，動(dòng)物馬上就會(huì)對這兩臂有著直接的喜好與厭惡而無需特定誘因 。基于這樣的結(jié)果， Handley and Mithani ( Handley & Mithani 1984 )在1984年研發(fā)出了高架十字迷宮，自此高架十字迷宮即成為了研究焦慮成因以及研發(fā)抗焦慮藥的利器。

高架十字迷宮硬體設(shè)備介紹

標(biāo)準(zhǔn)的高架十字迷宮擁有一個(gè)小型的中間出發(fā)區(qū)域，此區(qū)域有4條向四方延伸的開闊/封閉臂，四條臂長約30-50公分且寬約為5-10公分，彼此間保持90度夾角，實(shí)際的大小由您要使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類而定(大鼠、小鼠甚至是小型靈長目) 。開闊臂與封閉臂采交叉間隔，封閉臂通常擁有高達(dá)40公分但無天花板的墻面，墻面可以是透明或是霧面 ，至于開闊臂的末端建議可以加裝一塊擋板，防止動(dòng)物在開闊臂探索時(shí)掉落。迷宮的顏色應(yīng)該與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的顏色形成對比以利觀察或分析 (例如白鼠配深色迷宮) 。整組迷宮需離地至少50公分，防止動(dòng)物從開闊臂逃離。

由于封閉臂的墻面可能會(huì)產(chǎn)生陰影，而陰影可能會(huì)影響動(dòng)物本身的視野或行為，因此在架設(shè)高架十字迷宮時(shí)需特別考量燈光的位置，將燈源架設(shè)在迷宮的正上方會(huì)是個(gè)好選擇。使用軌跡追蹤系統(tǒng)(例如VisuTrack軟件，上海欣軟 )并架設(shè)攝影機(jī)時(shí)，也需要考量到攝影機(jī)是否能將整個(gè)迷宮映入畫面中且無陰影干擾。每只動(dòng)物進(jìn)行新的實(shí)驗(yàn)前，務(wù)必徹底清理迷宮本體，避免上一個(gè)受測對象在現(xiàn)場留下了氣味等與實(shí)驗(yàn)不相關(guān)的線索。
 

另外還有一種紅外版本的高架十字迷宮，既可以杜絕燈光的復(fù)雜布置，也可以降低光線對實(shí)驗(yàn)的影響，在實(shí)在迷宮底部鋪設(shè)十字狀紅外面板燈，使用定制的窄波帶寬的攝像機(jī)拍攝，這種方式基本上杜絕了陰影帶來的干擾，但是相對成本比標(biāo)準(zhǔn)的高架十字迷宮偏高，用戶可以根據(jù)經(jīng)費(fèi)預(yù)算酌情考慮。如需紅外版本的高架十字迷宮，可以聯(lián)系上海欣軟工程師，詳細(xì)咨詢！

實(shí)驗(yàn)流程說明

高架十字迷宮用來評估焦慮以及焦慮癥狀。實(shí)驗(yàn)鼠(不管是大鼠還是小鼠)天生都偏好封閉環(huán)境，待在封閉環(huán)境會(huì)帶給它們舒適與安全感，因此正常個(gè)體在進(jìn)行高架十字迷宮時(shí)都會(huì)主動(dòng)避免開闊臂，即使是在探索階段動(dòng)物也會(huì)避免暴露在開闊臂的環(huán)境之下過久。動(dòng)物在接受了抗焦慮藥物后會(huì)產(chǎn)生焦慮行為減少的現(xiàn)象并且增加探索危險(xiǎn)區(qū)域的頻率，另一方面，動(dòng)物若接受的是促進(jìn)焦慮現(xiàn)象的藥物，則會(huì)大大增加待在封閉臂的時(shí)間(即使是與正常的老鼠相比) 。計(jì)算動(dòng)物花在兩種臂的時(shí)間比即為我們探討動(dòng)物焦慮癥狀嚴(yán)重與否的重點(diǎn)所在。

與許多需要適應(yīng)甚至重覆訓(xùn)練的迷宮不同，動(dòng)物進(jìn)行高架十字迷宮之前無需進(jìn)行任何的適應(yīng)或訓(xùn)練，我們要得到的正好是動(dòng)物在不熟悉環(huán)境下本能產(chǎn)生的反應(yīng)，不過在進(jìn)行每次實(shí)驗(yàn)之前，迷宮都需要被徹底清潔并消除氣味，避免不相關(guān)的線索干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1、實(shí)驗(yàn)之前，一定要確保高架十字迷宮整個(gè)裝置的清潔。這個(gè)步驟不僅僅是要求當(dāng)天的**實(shí)驗(yàn)，更加側(cè)重于每一次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)完成后的清潔除味工作，一定要去除上一只動(dòng)物在宮體內(nèi)**下來的尿液、糞便等，盡可能創(chuàng)造一個(gè)清潔、無味道的理想試驗(yàn)環(huán)境。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)員需要記錄動(dòng)物的編號(hào)、日期、狀態(tài)等信息；實(shí)驗(yàn)動(dòng)物提前運(yùn)送到行為學(xué)實(shí)驗(yàn)室專用臨時(shí)籠架 ,適應(yīng)環(huán)境至少3H左右, 減少動(dòng)物緊張。

2、將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（大鼠或者小鼠）從飼養(yǎng)籠中取出，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物盡量背向?qū)嶒?yàn)員，將動(dòng)物輕輕放在儀器宮體的中央?yún)^(qū)域，動(dòng)物面向開臂，然后實(shí)驗(yàn)員迅速安靜的離開；

3、打開VisuTrack動(dòng)物行為分析軟件，設(shè)置好參數(shù)，跟蹤動(dòng)物在高架十字迷宮儀器內(nèi)的軌跡運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)計(jì)算指標(biāo)，通常實(shí)驗(yàn)時(shí)長為5min；

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，放入飼養(yǎng)籠，做好實(shí)驗(yàn)完成動(dòng)物的標(biāo)記信息，同時(shí)，用酒精和紙巾清潔迷宮。

改進(jìn)型迷宮設(shè)置

高架O字迷宮 (Elevated Zero Maze)的概念與高架十字迷宮相似，不過并沒有中央?yún)^(qū)域與四個(gè)方位的設(shè)計(jì)，取而代之的是一個(gè)循環(huán)的O型走道，其中分為了2種不同的片段(開闊區(qū)與封閉區(qū)) ， 此種迷宮消除了方位與臂的選擇，使得學(xué)者們更能專注在探討動(dòng)物對開闊閉的喜好或厭惡。

實(shí)驗(yàn)指標(biāo)

1、進(jìn)入開放臂次數(shù)（open arm entry，OE）：進(jìn)入到任一開放臂的次數(shù)，以動(dòng)物的四肢均進(jìn)入臂內(nèi)為準(zhǔn)或者以動(dòng)物身體80%進(jìn)入臂內(nèi)為準(zhǔn)。

2、開臂活動(dòng)（open arm time，OT）：動(dòng)物四肢全部進(jìn)入或者身體80%進(jìn)入開臂內(nèi)的持續(xù)時(shí)間，單位：秒。

3、進(jìn)入閉臂次數(shù)（closed arm entry，CE）:進(jìn)入到任一閉臂的次數(shù)，以動(dòng)物的四肢均進(jìn)入臂內(nèi)為準(zhǔn)或者以動(dòng)物身體80%進(jìn)入臂內(nèi)為準(zhǔn)。

4、閉臂活動(dòng)（closed arm time，CT）：動(dòng)物四肢全部進(jìn)入或者身體80%進(jìn)入閉臂內(nèi)的持續(xù)時(shí)間，單位：秒。

5、向下探究次數(shù)（head-dipping）：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物置身于中央?yún)^(qū)域或者開臂時(shí)，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面探究的行為次數(shù)。

6、閉臂后腿直立次數(shù)（rearing）：也叫閉臂支撐性站立，動(dòng)物在閉臂前腿抬起以后腿支持身體直立的次數(shù)。

7、中央?yún)^(qū)域活動(dòng)：中央?yún)^(qū)域指的是開臂和閉臂鏈接交叉的區(qū)域，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的活動(dòng)路程和滯留時(shí)間。

注意事項(xiàng)

• 高架十字迷宮最常被用來進(jìn)行焦慮相關(guān)研究
• 高架十字迷宮擁有對稱的開闊臂跟封閉臂，彼此以90度夾角
• 主要記錄動(dòng)物對于開闊臂與封閉臂的偏好相關(guān)數(shù)據(jù)
• 較不焦慮(或是施以抗焦慮藥物)的動(dòng)物會(huì)進(jìn)行較多次的開闊臂探索，且較不易產(chǎn)生焦慮行為
• 有焦慮癥狀(或是施以焦慮促進(jìn)藥物)的動(dòng)物會(huì)減少探索開闊臂的次數(shù)與頻率，且易產(chǎn)生焦慮行為并偏好待在封閉臂
• 高架十字迷宮很適合使用者改裝并加入想研究的元素
• 不同品系的動(dòng)物對高架十字迷宮會(huì)有不同的反應(yīng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)需特別注意
• 經(jīng)過多次的驗(yàn)證，訓(xùn)練階段會(huì)讓動(dòng)物熟悉環(huán)境，大大降低實(shí)驗(yàn)階段探索的頻率，動(dòng)物很有可能在實(shí)驗(yàn)一開始就躲在它熟悉的角落休息，因此在最新的實(shí)驗(yàn)流程中，進(jìn)行高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)是不需要訓(xùn)練的。

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