腦聲常談：齧齒類動物行為學實驗原理、實驗方法及注意事項集錦大全（配實驗儀器圖）持續更新2022.4.4

01

前言

動物行為學主要側重於科學和客觀地研究自然條件下的動物行為，研究物件包括動物的自主探索、學習行為、情緒表達等，是現代神經科學研究的重要技術之一。

研究的物件包括動物的溝通行為、情緒表達、社交行為、學習行為、繁殖行為等。 由於動物行為學對於動物學習和認知等方面的研究，以及與神經科學的相關性，它對心理學、教育學等學科產生一定的影響。

動物行為實驗方法早期研究主要是為學習記憶行為設計的，後來發展為情緒表達、運動行為、社交行為、疼痛及成癮性等行為實驗方法。

目前主要的行為學實驗包括學習記憶行為實驗、抑鬱行為實驗、焦慮行為實驗、恐懼行為實驗、自發活動行為實驗、節律行為實驗、攻擊行為實驗、防禦行為實驗、繁殖行為實驗、社會行為實驗等，社會行為實驗指溝通行為實驗、利已行為實驗、等級行為實驗等。研究最多的主要是學習記憶、情緒和運動行為等。

那麼在神經科學研究的道路上，都有哪些常用的經典的行為學實驗呢？今天，小編就來為大家盤點一下，小夥伴們，準備好小板凳了嗎？

02

動物行為分析軟體類

VisuTrack軟體

VisuTrack齧齒類動物行為分析軟體是上海欣軟資訊科技有限公司自主開發的新一代系統，集影片採集、行為學實驗觀察、行為學實驗分析、指標記錄以及資料統計為一體，VisuTrack軟體擁有更加人性化的實驗檔案結構、豐富實用的可擴充套件外掛、同步第三方軟體的輸入輸出控制模組以及*前沿的影象識別演算法。

VisuTrack的行為識別技術（Behavior Recognition）解決了 What， Where， When 以及與生物訊號的整合問題，大大優越於目前市場上的其他技術。與在空間上把動物減低到一個點（通常是質心）並僅是跟蹤這個點的影片跟蹤技術（video tracking）不同，VisuTrack的行為識別技術（Behavior Recognition）可以區分動物身體各部分（如頭，尾，前軀中心，身體重心，四肢等）以及動物的複雜精細動作。以此為基礎，行為識別技術能自動識別複雜的動物行為，即動物在做什麼；而目前其他國內的的影片軌跡跟蹤技術只能用於檢測動物在哪裡。行為識別技術能捕捉的複雜的、自然的、和刻板的如下行為：

What—動物在做什麼

When—動物什麼時候做這個動作

Where—動物在哪裡做

I/O Module—將行為與生物訊號（腦電圖、血壓、神經元活動、超聲波發聲）和實驗刺激（聲音、光、電擊等）整合，VisuTrack提供整合方案和模組寫入等方式同步實時分析

VisuTrack動物行為分析軟體實驗效果展示，參考專欄：

VisuTrack軟體跟蹤效果展示

VisuTrack軟體，型號：XR-VT

03

學習記憶類

學習是神經系統接受外界環境變化獲得新行為和經驗的過程，記憶是指對學習獲得的經驗或行 為的保持，包括獲得、鞏固、再現及再鞏固四個環節。學習和記憶二者是互相聯絡的神經活動過程，學習過程中必然包含記憶，而記憶總是需要以學習為先決條件。研究者設計了多種學習記憶行為實驗方法用於評價學習記憶。

Morris水迷宮

Morris水迷宮（Morris water maze MWM）實驗是一種讓實驗動物學習尋找不透明水中的隱藏平臺的操作過程。該系統由圓形水池和自動錄影記錄系統及水迷宮圖象採集、分析軟體三部分組成。水池直徑120cm，高50cm，水深30cm，水溫保持在26±1℃；池壁上標記四個等距離點N、E、S、W作為試驗的起始點，分水池為四個象限（NW 、WS、 SE、EN），任選—象限在中央放置平臺（平臺與池壁圓心距離相等）；平臺無色透明，直徑12cm，高29cm，沒於水下1 cm，每次實驗水中溶入兩袋奶粉，使平臺不可見。水池周圍貼有豐富的參照線索（如三角形、四方形、圓、菱形等幾何圖形置於各個象限）且保持不變，供大鼠用來定位平臺。自動錄影記錄系統包括攝像機、監視器、計算機（裝有圖象採集卡及分析軟體），攝像機裝於水池上方約3米處，並與監視器和計算機相連線。採用水迷宮作業檢測大鼠空間學習記憶能力，該作業是以動物急於逃離水淹的本能反應作為動機，以空間存在的物體作為參照物來判斷行動的方向。影象監測系統自動跟蹤大鼠游泳軌跡，並記錄各實驗資料。實驗指標有：（1）反應時，即大鼠在各象限及總的游泳時間；（2）行程（除因故障未記），即大鼠在各象限及總的軌跡行程；（3）初始角度；（4）搜尋策略：分為邊緣式、隨機式、趨向式、直線式。水迷宮裝置設計與訓練方法參照文獻，Morris水迷宮已被證實是一種研究學習和記憶機理非常有用的工具。

Morris水迷宮詳細實驗方法和注意事項，參考這篇文章：

腦聲常談：動物行為實驗專題（加強篇）：大小鼠Morris水迷宮實驗——-持續更新中

Morris水迷宮，型號：XR-XM101，上海欣軟

Y/T迷宮

T/Y迷宮是一種評價空間記憶能力的行為實驗方法，主要應用於動物的辨別性學習、工作記憶和參考記憶的測試。在本實驗中，工作記憶主要指短期記憶，而參考記憶主要指長期記憶。工作記憶能力下降，可出現空間定位困難等症狀，參考記憶能力下降可出現新知識學習能力下降等症狀。實驗過程中，動物對目標臂的選擇基於動物記住上次探索過的目標臂，以及對整體實驗流程的熟悉程度；可以透過不同的實驗方法來測試動物工作記憶和參考記憶的完整情況。

Y/T迷宮實驗測試方法和注意事項，可以參考：

腦聲常談：上海欣軟動物行為學習記憶之T／Y迷宮實驗方法及注意事項

Y迷宮，型號：XR-XY1032，上海欣軟

八臂迷宮

八臂迷宮（放射臂迷宮（radial arm maze））實驗也是最為常用的評價動物學習記憶能力的模型之一，由Olton等人於20世紀70年代中期建立。其基本依據是，控制進食的動物受食物的驅使對迷宮各臂進行探究；經過一定時間的訓練，動物可記住食物在迷宮中的空間位置。該方法可同時測定動物的工作記憶（working memory）和參考記憶（reference memory）。所用動物包括大鼠、小鼠和鴿子。這一模型對腦區毀損和多種藥物均很敏感。

透過

VisuTrack動物行為分析軟體

記錄以下幾個指標：

○工作記憶錯誤（working memory errors）次數，即在同一次訓練中動物進入食物臂的總次數-1次；

○參考記憶錯誤（reference memory errors ）次數，即動物進入不曾放過食粒的臂的總次數；

○總的入臂次數；

○成功進入潛伏期，即動物第一次進入食物臂的時間；

○錯入潛伏期，即動物第一次進入未放食物的臂的時間；

此外，計算機還可記錄動物在放射臂內及中央區的活動情況，包括運動距離和運動時間等。

八臂迷宮實驗方法及注意事項，可以參考這篇文章：

腦聲常談：總結一下動物行為實驗中的八臂迷宮實驗測試方法及注意事項

八臂迷宮，型號：XR-XB102，上海欣軟

巴恩斯迷宮（Barnes Maze）

動物利用提供的視覺參考物，有效確定躲避場所的臂所在的部。Barnes迷宮由一個圓形平臺構成，在平臺的周邊，佈滿了很多穿透平臺的小洞。平臺的直徑、厚度以及洞口寬度根據實驗動物不同而不同。洞口數目由實驗者習慣而定，一般為10到30個。在其中一個洞的底部放置有一個盒子，作為實驗動物的躲避場所；其它洞的底部是空的，試驗動物無法進入其中。實驗場所和其它迷宮實驗場所類似，要求能給實驗動物提供視覺參考物。實驗方案根據實驗者的習慣以及不同的實驗要求而定，每次訓練後都用70%的酒精進行清洗，並變換正確的洞口，但洞口的空間位置不變，以防止動物透過嗅覺而找到洞口。Barnes迷宮一般採用強光、噪聲以及風吹等刺激作為實驗動物進入躲避洞口的動機。

觀察指標： 測定動物對於目標的空間記憶能力。實驗時把實驗動物放置在高臺的中央，記錄實驗動物找到正確洞口的時間，以及進入錯誤洞口的次數以反應動物的空間參考記憶能力。也可以透過記錄動物重複進入錯誤的洞口數來測量動物的工作記憶。

巴恩斯迷宮實驗方法及注意事項，可參考這2篇文章：

腦聲常談：動物行為實驗方法硬核總結​：巴恩斯迷宮實驗（barnes maze）腦聲常談：用於小鼠空間學習記憶的巴恩斯迷宮實驗測試方法（心得篇）

巴恩斯迷宮，型號：XR-XB108

穿梭實驗（主被動迴避）

穿梭實驗影片分析系統（Shuttle box system）是定量測定動物行為學改變，屬於經典的聯合型學習條件反射，動物透過學習能迴避有害的刺激。底部為不鏽鋼柵，使用電流加非條件刺激，電擊動物足底。頂部配置有噪聲發生器，用來產生條件刺激。條件刺激數秒鐘後電擊。若在鈴聲刺激安全間隔期內大鼠逃向安全區則為主動迴避反應；如果在條件刺激安全間隔期內大鼠未逃向安全區，則通以交流電擊後逃向安全區的為被動迴避反應陽性，否則為主動、被動迴避反應陰性，此為一個迴圈週期。經過反覆訓練後，只給條件刺激，大鼠即逃到對側安全區以逃避電擊，此即形成了條件反射或稱主動迴避反應，計算機自動控制系統可記錄相關的動物行動引數。主動迴避時間是指動物接受條件刺激的時間長短，該值越短，說明動物主動迴避反應越迅速，學習記憶能力越強。

穿梭箱實驗方法與注意事項，可以參考：

腦聲常談：腦聲常談：動物行為實驗手冊 | 穿梭實驗測試方法及注意事項腦聲常談：動物行為實驗方法專題：主動迴避與被動迴避實驗

避暗實驗（被動迴避）

避暗實驗利用小鼠或大鼠具有趨暗避明的習性設計的裝置，一半是暗室，一半是明室，中間有一小洞相連。暗室底部鋪有通電的銅柵。動物進入暗室即受到電擊。本實驗簡單易行，反應箱越多，同時訓練的動物越多。以潛伏期、錯誤次數為指標，動物的差異性比較小。對記憶過程特別是記憶再現有較高的敏感度。

避暗實驗方法，請參考：

腦聲常談：動物行為學實驗手冊丨大小鼠避暗實驗方法與注意事項腦聲常談：動物行為實驗專題：大小鼠避暗實驗（被動迴避測試）

跳臺實驗

跳臺測試在一個開闊的空間，動物大部分時間都在邊緣與角落裡活動。在方形空間中心設定一個高的平臺，底部鋪以銅柵，銅柵通電。當把動物放在平臺上時，它幾乎立即跳下平臺，並向四周進行探索。如果動物跳下平臺時受到電擊，其正常反應是跳回平臺以躲避傷害性刺激。多數動物可能再次或多次跳至銅柵上，受到電擊後又迅速跳回平臺。

跳臺實驗測試方法及注意事項，可以參考這篇文章：

腦聲常談：腦聲常談：動物行為實驗手冊 | 跳臺實驗測試方法及注意事項腦聲常談：動物行為實驗中跳臺實驗通常檢測哪些指標？實驗中有哪些需要注意的地方？

04

情緒行為類

情緒行為是一種瞬時變化的心理與生理現象，反映了機體對不斷變化的環境所採取的適應模式。從心理學的層面來說，情緒是對客觀事物的態度體 驗和行為反應，為人和動物所共有，主要包括抑鬱、 焦慮、恐懼三類行為。由於動物的情緒體驗難以用 語言表達，行為實驗是其主要的評價方法。

抑鬱行為實驗方法主要包括獲得性無助、強迫游泳、懸尾、 糖水偏愛、新奇物體探索、曠場等；焦慮行為實驗方法主要有高架十字迷宮、曠場、明暗箱、新奇環境攝食抑制、飲水衝突實驗等。

高架十字迷宮

高架十字迷宮（the elevated plus maze，EPM）是評價齧齒類動物焦慮反應的實驗方法 ， 相較傷害性刺激所致小鼠焦慮行為檢測（如電刺激 、 噪聲刺激 、 飲食剝奪和暴露在捕食者氣味等）， 該實驗具有操作簡單的優點 ， 能直觀反映小鼠的條件應答 。 EPM實驗是在高架Y型迷宮的基礎上發展而來的 。 EPM由開臂（open arms和閉臂（closed arms）各兩條組成 ， 呈十字形交叉 ， 交義部分為中央區 ， 距地面有一定高度 。其原理是由於面對新事物開臂 小鼠會產生好奇心去探究 ， 而它們有嗜暗的天性（閉臂）， 兩者之間發生探究與迴避的衝突行為，產生焦慮心理。整個迷宮距離地面的高度相當於人類站在懸崖邊，易導致動物產生恐懼不安的心理。可以透過對比小鼠在開臂和閉臂內的滯留時間和路程來評價小鼠的焦慮行為。

高架十字迷宮實驗測試方法及注意事項，可以參考微信公眾號：bioviewer 這篇文章：

動物行為實驗方法硬核總結：高架十字迷宮實驗

高架十字迷宮，型號：XR-XG201，上海欣軟

實驗步驟

1、實驗之前，一定要確保高架十字迷宮整個裝置的清潔。這個步驟不僅僅是要求當天的首次實驗，更加側重於每一次動物實驗完成後的清潔除味工作，一定要去除上一隻動物在宮體內遺留下來的尿液、糞便等，儘可能創造一個清潔、無味道的理想試驗環境。同時，實驗員需要記錄動物的編號、日期、狀態等資訊；實驗動物提前運送到行為學實驗室專用臨時籠架 ，適應環境至少3H左右， 減少動物緊張。

2、將實驗動物（大鼠或者小鼠）從飼養籠中取出，實驗動物儘量背向實驗員，將動物輕輕放在儀器宮體的中央區域，動物面向開臂，然後實驗員迅速安靜的離開；

3、開啟

VisuTrack動物行為分析軟體

，跟蹤動物在高架十字迷宮儀器內的軌跡運動，自動計算指標，通常實驗時長為5min；

4、實驗結束後，取出實驗動物，放入飼養籠，做好實驗完成動物的標記資訊，同時，用酒精和紙巾清潔迷宮。

強迫游泳實驗

強迫游泳實驗（Forced Swimming Test， FST）系統主要用於抗抑鬱、鎮靜以及止痛類藥物的研究。該系統適用於大鼠、小鼠或其他實驗室動物，透過將實驗動物置於一個侷限的環境中（如水中），動物在該環境中拼命掙扎試圖逃跑又無法逃脫，從而提供了一個無可迴避的壓迫環境，一段時間的實驗後，動物即表現出典型的“不動狀態”，反映了一種被稱之為“行為絕望狀態”，記錄處於該環境的動物產生絕望的不動狀態過程中的一系列引數。該系統使用攝像頭對實驗過程錄影並用相應軟體對影象進行跟蹤分析，減少人為操作，資料客觀。強迫游泳的抑鬱症動物模型，是研究人類抑鬱症藥理學及其發病機理、篩選觀察抗抑鬱藥物研究中可靠的實驗模型，其主要的特點是藥物作用的高度特異性，該實驗能夠很好的將抗抑鬱藥物與強安定和抗焦慮藥加以區別，而且大多數抗抑鬱藥所產生的效應與臨床效價顯著相關，這已為廣大學者所接受。

強迫游泳實驗方法及注意事項，請參考：

腦聲常談：強迫游泳實驗該如何正確去做呢？今天給大家簡單介紹一下強迫游泳實驗大小鼠強迫游泳實驗正確實驗方法求教？

應用軟體名稱：

VisuTrack軟體（上海欣軟）

強迫游泳系統，型號：XR-XQ202

懸尾實驗

懸尾實驗（Tail suspension test， TST）是一種經典而又能快速評價抗抑鬱藥物、興奮藥物、鎮靜藥物藥效的方法。其原理是利用小鼠懸尾後企圖逃脫但又無法逃脫，從而放棄掙扎，進入特有的抑鬱不動狀態，實驗過程中記錄動物不動時間來反映抑鬱狀態，抗抑鬱藥物、興奮藥物能明顯地縮短改變其狀態。

將實驗動物的尾部進行固定，使其頭部向下懸掛，動物在該環境中掙扎，企圖擺脫該困境，在經過努力仍無法擺脫後，出現間斷性不動，顯示“行為絕望”狀態。動物在該環境中拼命掙扎試圖逃跑又無法逃脫，從而提供了一個無可迴避的壓迫環境，一段時間的實驗後，記錄處於該環境的動物產生絕望的不動狀態過程中的一系列引數，動物的表現出的這種典型的“不動狀態”，反映了一種被稱之為“行為絕望狀態”，這種行為絕望模型類似，而且對絕大多數抗抑鬱藥wu敏感，而且其藥效與臨床藥效顯著相關，所以被廣泛用。

新物體識別實驗

該實驗是利用動物先天對新物體有探索傾向的原理而建立的學習記憶測試方法。該方法具有讓老鼠在自由活動狀態下進行學習記憶測試的特點，能更近似地模擬人類的學習記憶行為。同時，透過新物體（形狀、大小等）的靈活變換該實驗還允許測試動物長期或短期記憶機制的形成以及急藥物在特定階段的記憶形成的影響評判。

實驗方法

兩個物體在同一環境中

有A，B，C三個物體，其中A，B物體一樣，C物體與A，B物體不同。

1。 購買的大鼠放在飼養籠中先適應5-7天。

2。 在進行訓練和測試前3天，每天撫摸實驗大鼠1min，避免刺激大鼠，使其消除與測試者的陌生感。

3。 在進行測試或訓練前24小時，將動物放在測試的房間內，適應測試環境。

4。 開始訓練，如下圖1所示，將A，B兩個物體放在一側壁的左右兩端，大鼠背朝兩物體放入場地內，並且大鼠鼻尖距離兩物的長度要一致。大鼠放入10min，放入後立即開啟錄影裝置，實驗者立即離開測試房間，記錄大鼠與這兩個物體接觸的情況，包括鼻子或嘴巴觸及物體的次數和距離物體2-3cm範圍內探究的時間（前爪搭在物體上、鼻子嗅物體、舔物體等均屬探究物體，擺個架勢或爬到物體上不動不能算是對新物體的探究）。

5。 10min結束後，立即將大鼠放回原來飼養的鼠盒內，待大鼠休息1小時後再進行測試（此期間大鼠仍呆在測試房間內）。也可在24小時後再進行測試可根據實驗需要自行調整。

6。 待大鼠休息1小時後開始測試，這時將場地內的B物體換作C物體，仍將大鼠背向兩物體，鼻尖據兩物體距離相同，如下圖2所示，觀察2-5min時間，同樣用錄影裝置錄影，觀察者離開測試房間，觀察指標同第4步。

主要觀察大鼠對C物體的探究情況。

7。待全部實驗結束將大鼠送回原來的飼養房中。

新物體識別實驗詳細測試方法與注意事項，可以參考：

腦聲常談：動物行為實驗方專題：大小鼠新物體識別實驗（1）

應用軟體：

VisuTrack軟體（上海欣軟）

新物體識別箱，型號：XR-XX117

曠場實驗

曠場實驗（open field test）又稱敞箱實驗，是評價實驗動物在新奇環境中自主行為、探究行為與緊張度的一種方法。以實驗動物在新奇環境之中某些行為的發生頻率和持續時間等，反映實驗動物在陌生環境中的自主行為與探究行為。

實驗方法

（1）實驗室保持安靜通風，室內暗光。

（2）實驗開始前確認箱子是否清潔、無味道，以免上次動物餘留的資訊（如動物的大便、小便、氣味）影響下次測試結果。

（3）實驗前，動物在測定房間中適應10min以上。

（4）實驗時將大鼠置於實驗箱中央格內，觀察並記錄其在中央格內的停留時間或潛伏期、穿格數、站立數、尿便次數、運動速度、運動距離、休息時間、沿邊運動距離、中央運動距離等。觀察時間為5min。

（5）清洗方箱內壁及底面，以免上次動物餘留的資訊（如動物的尿、小便、氣味）影響下次測試結果。

曠場實驗箱，型號：XR-XZ301

新奇抑制攝食實驗

於造模結束後第2天開始實驗。新奇抑制攝食實驗總共分2 天：第一天為適應期，給藥後1 h，將動物放入方形敞箱（42 cm × 31 cm ×20 cm，長 × 寬 × 高） 適應10 min。在動物禁食（不禁水）24 h 後進行新奇抑制攝食實驗檢測，在敞箱中心放一食丸，將動物背對食丸放入，保持每次同一位置、同一方向，使用VisuTrack動物行為分析軟體（上海欣軟）自動觀察記錄動物自放入籠中至首次攝取食物的時間（ 即攝食潛伏期），每次5 min，以動物開始咬食食丸為攝食標準。

糖水偏愛實驗

於造模結束後第1 天開始實驗（ 造模前進行糖水偏愛訓練）。糖水偏愛實驗分為訓練期（ 適應期） 及測試期。訓練期內，給予動物一瓶蔗糖糖水（2%） 和一瓶純水，動物自由飲水，讓小鼠適應含糖飲水。動物禁食（ 不禁水）8h 後進行動物的糖水/ 純水消耗實驗測試（15h），根據動物糖水、純水攝入量計算動物的糖水偏愛指數（ 糖水偏愛指數= 糖水消耗/ 總液體消耗×100 %）。本實驗進行2次糖水偏愛實驗。造模前進行糖水偏愛訓練及基線測試，根據結果，將動物分組。應激結束後，再進行一次糖水偏愛測試，以評價CUMS 模型快感缺失的症狀。

糖水偏好實驗測試方法及注意事項，請參考知乎這篇文章：

腦聲常談：有頭吳腦說行為：用於抑鬱症快感缺失研究的糖水偏好實驗測試方法及注意事項

飲水衝突實驗（Vogel Test）

飲水衝突實驗系統是檢測動物焦慮嚴重度的裝置，1971年，沃格爾（Vogelts）等人首創飲水電擊衝突實驗模型。Vogelts飲水衝突實驗揭示焦慮與飲水衝突存在特殊關係。Vogel＇s飲水衝突模型（Vogel＇s drinking conflict test）是一種條件反射焦慮模型，主要利用禁水動物對水的渴求心理與飲水時受到電激的恐懼心理之間的矛盾衝突，有焦慮情緒的動物舔水次數和被電擊次數明顯減少。

應用軟體：SuperVogel軟體（型號：XR-XY210，上海欣軟）

Light/dark box（黑白箱實驗）

在明暗箱中，小鼠或大鼠喜歡在暗箱活動，但動物的探究習性促使其試圖去探究明箱。然而，明箱的亮光刺激又抑制動物在明箱的探究活動。抗焦慮藥可解除這種抑制作用。

黑白箱包含一個黑箱和一個相同尺寸的白箱，黑白箱之間留有一小門。用75%酒精擦拭黑白箱，晾乾後將小鼠小心放置在白箱中間，抽去黑箱和白箱中間的小門，讓小鼠自由探索，對小鼠的行為軌跡進行錄影5分鐘，結束後將小鼠放回籠盒中。

明暗箱（黑白箱）實驗方法及注意事項，可以參考：

腦聲常談：淺談動物行為實驗方法之明暗箱（黑白箱）實驗方法及注意事項

獲得性無助實驗

獲得性無助實驗是指當大鼠接受連續無法控 制或預知的厭惡性刺激（電擊）後，將其放在可以逃避電擊的環境中時，呈現出的逃避行為欠缺的現 象，同時還伴有體重減輕、運動性活動減少、攻擊性 降低等行為改變 。 該實驗是評價抑鬱行為一種 比較理想的實驗方法 ，可廣泛應用於抑鬱發病機 制研究，以及新藥、保健產品研發，在軍事醫學中也具有重要應用價值。

學習無助箱由透明的（或者黑色）有機玻璃製成一個有蓋的30cm*30cm*40cm的籠子，籠底由不鏽鋼柵（1。5 cm 間隔）製成，側壁及頂蓋上均有通氣孔。籠底的不鏽鋼柵可通電流，電流由發放命令的控制盒控制，一般發放的電流強度為0。8mA，持續1-15s，每1min 15s給一次點選（電擊持續時間和間隔時間均為隨機性的）。

學習無助實驗的造模方法與指標評價，可以參考：

腦聲常談：動物行為學實驗手冊丨大小鼠習得性無助實驗方法與注意事項

大小鼠學習無助測試箱，型號：XR-XX220，上海欣軟

05

運動功能行為

VisuGait動物步態分析實驗

動物步態分析系統主要用於評價神經創傷、神經性萎縮、神經疾病、以及疼痛症狀群的動物模型。透過步態分析，瞭解神經源性疾病發展過程、評價治療方法的效果和篩選治療藥物。例如：帕金森氏症導致肢體動作僵硬和協調性降低。步態分析系統透過測量動物模型中的腳間距離、擺動時相、支撐方式和正常步序比等引數評估運動協調性。

動物步態的研究領域也非常廣泛，很多課題實驗都需要開展這個實驗，他的應用範圍包括帕金森、脊髓損傷、神經性疼痛、關節炎、運動失調、腦損傷、神經肌肉以及骨骼肌肉等相關課題。

動物步態分析系統（VisuGait）是一個完整的步態分析系統，可用於定量評估大小鼠的腳步和運動。該軟體是評估自發行走齧齒動物運動障礙和疼痛引起到的步態調整的可靠研究工具。

VisuGait動物步態效果展示：

動物主動步態分析，型號：XR-FP101

VisuTread動物被動步態分析

上海欣軟推出VisuTread被動步態分析系統作為第一代動物步態分析系統，在神經損傷及骨骼肌疾病的研究中得到廣泛的應用。但使用的過程中，研究人員發現，經過疾病模型造模後的動物都存在不願行走的問題，使得實驗過程變得漫長而繁瑣。

為解決這個問題，上海欣軟推出VisuTread被動步態分析系統。產品使用了配備透明跑道的跑步機，將動物放置在透明跑道上，同時使用高速CCD在跑道下方採集動物足跡影片。透過對足跡影片的分析，得到動物步態的各項引數。透過跑道以被動的方式運動使得實驗程序得到大幅提升。

VisuTread動物被動步態分析效果展示，可以參考：

大小鼠轉棒

轉棒實驗提供了一種檢測齧齒類動物運動功能的方便方法。中樞神經系統疾病或損壞以及藥物對運動協調功能和疲勞的影響可以透過測量動物在滾筒上行走的持續時間檢測評定。

該儀器可做疲勞實驗，骨骼肌松馳實驗、中樞神經抑制實驗，以及其它需用運動方式檢測藥物作用的實驗，如毒性對運動能力的影響，體內某種物質缺乏對運動能力的影響，心腦血管藥物對運動能力的影響等等，可多方向的開發利用該儀器基本原理和基本功能。

小鼠轉棒疲勞儀，型號：XR-6C

動物跑臺（動物跑步機）

XR-PT-10B型小動物跑步機（動物實驗跑臺），適用於大、小鼠；僅一臺儀器即可實現大、小鼠通用。所有引數設定均在儀器上的觸控式螢幕上完成，方便快捷。觸屏還能夠監測實驗進度，顯示實驗結果，方便實時觀察資料，修正實驗。

小動物跑步機的速度設定範圍在1-60m/min，精度1mm/min，有勻速模式、加速模式、定角度坡道模式可選。跑道可手動傾斜，0-45°。儀器可自動檢測跑步速度、距離與相對距離。小動物跑步機的另一大特色在於電擊網格。當需要進行厭惡刺激時，可對動物進行電擊，電擊範圍0-5mA，精度0。1mA。

配有軟體專門用於設計實驗方案及管理實驗資料。

動物實驗跑臺，型號：XR-PT-10B，上海欣軟

平衡木測試

平衡木實驗用於檢測小鼠平衡能力、肌力以及運動協調力。平衡木的形狀主要分為長形和方形，以方形居多，平衡木常用尺寸為長1m，直徑17mm的圓形平衡木或者長1m，寬度14mm的方形平衡木。平衡木一側放置在黑色方盒內，將小鼠放置在平衡木另一側。記錄小鼠在60s內透過平衡木進入黑色方盒內的時間和打滑次數。實驗分為訓練期和測試期，為期3天。

實驗步驟

訓練期：第1天，釆用平衡木，使小鼠透過方形平衡木進入小暗盒。每隻小鼠訓練3次，每次間隔2小時。

第2天重複第1天相同的步驟。

測試期：第3天為測試階段，使其透過平衡木到達小暗盒，記錄到達暗盒的時間和打滑次數，若未能到達小木盒時間記錄為60s。

自主活動輪

小動物自主活動轉輪系統是由動物本身自發運動來推動跑輪轉動。在這種構型中，籠內動物長期活動的資訊，如跑輪轉動方向、轉數、累計總行程等，能夠使用編碼器進行長度計記錄。

自主跑輪是齧齒類動物自主運動裝置，它由轉輪元件、籠體、以及轉動方向速度感測器組成。它是研究動物生活節律實驗必備工具。

抓力測定儀

抓力測試儀用於測量大鼠或小鼠前肢的抓力。可評價藥效作用、肌肉弛緩劑、疾病、衰老和神經損傷對肌力的影響。

動物放置於抓竿的前方，動物在非本意的向後移動時會本能地抓住物體以阻止後退，直到拉力超過他們的抓力。

抓力測定儀，型號：XR501

06

疼痛炎症行為類

神經病理性疼痛是指由外傷或疾病所導致的周圍或中樞神經系統損傷而產生的疼痛 ，原發損傷往往已痊癒， 並無可見的組織損傷。疼痛常在損傷後一段時間內發生 ，為發作性疼痛， 並伴有感覺異常， 患者常經歷自發痛、痛覺異常等非傷害性刺激引起強烈疼痛或因痛覺過敏 等弱的傷害性刺激引起長時間的強烈疼痛 。

由於無法直接定量評估動物的自發痛，故當動物出現保護行為、後爪懸空 、自發性縮足、探索行為的改變、重心位置改變和自噬時，均提示動物已出現自發痛。此外 ，熱或機械刺激誘發疼痛的測痛方法應用於正常動物的鎮痛藥效評估 ，刺激方式屬於傷害性方式。神經病理性疼痛患者臨床上有異常誘發疼痛現象， 即觸痛覺超敏 和熱痛覺過敏，這些表現用熱或機械測痛法在動物模型中均可觀察到， 從而使熱和機械測痛法成為定量衡量疼痛的較好檢測方式。

熱板鎮痛法

1。 實驗前預篩選：以小鼠為例，取若干只小鼠，實驗前２４ｈ腹部去毛，將小鼠逐只置於（55。0±0。5）℃熱板儀上，測定記錄小鼠的痛閾值，以舔後足為痛覺指標，挑選痛閾值為5~30ｓ的小鼠進行實驗。

2。 給藥前痛閾值的測定：將篩選出的小鼠逐只置於熱板儀上，各測２次痛閾（間隔10min），取平均值作為小鼠基礎痛閾即給藥前的正常痛閾值。

3。 給藥後痛閾值的測定：在服用鎮痛或麻醉藥物後，測量小鼠在熱盤上舔爪的平均時間，該時間對應的是小鼠服用藥物後對熱刺激的反應，作為給藥後痛閾值。若小鼠在熱板儀上60s內仍無痛覺反應，立即取出按60s計算並統計給藥前後的痛閾值。

4。痛閾提高的百分率：對兩組時間值的比較，評估鎮痛或麻醉藥物的效果。

計算方式：痛閾提高的百分率＝［（給藥後的痛閾－基礎痛閾）／基礎痛閾］×100%。

智慧熱板儀，型號：XR1700

足底熱輻射法

建議採用上海欣軟XR1800型足底熱刺刺痛儀進行實驗

採用足底試驗評估後爪的熱痛閾值，步驟簡述如下：動物放入單獨的有機玻璃盒組成的裝置中；紅外輻射熱源（４０Ｗ）放置在後爪足底表面的中部。切斷時間設定為20ｓ，以防止動物組織損傷，對每隻小鼠的後爪進行三次檢測。間隔５分鐘，共測３次。

熱輻射甩尾實驗

建議採用上海欣軟XR-SW701型鼠尾光照測痛儀（甩尾儀）進行實驗

利用一種被稱為鼠尾測痛儀的熱輻射刺激儀器，分別測定對照組小白鼠和試驗組小白鼠的熱甩尾潛伏期。使用儀器前要先預熱，設定溫度為40w，待溫度穩定在40w時將小白鼠固定好，將其尾部置於鼠尾測痛儀上的指定位置，小白鼠尾部感覺疼痛時會立即甩尾，儀器自動記錄小白鼠甩尾時間。

尾光照測痛儀，型號：XR-SW701

07

神經精神行為類

動物神經精神類實驗主要有條件性恐懼實驗、前抑制脈衝實驗（PPI）等。

前抑制脈衝實驗（PPI）

上海欣軟提供的聽覺驚跳反射系統（也叫震驚條件反射系統）透過重力感測器探測實驗動物的全身抖動反應。隨著聲音刺激的產生和增強，動物主要肌群出現收縮和舒張。抗焦慮的藥物使這種反應減弱、幅度降低，致焦慮劑則相反。驚跳反射前抑制（prepulse inhibition， PPI）是最常用的應用之一。PPI 是指在驚跳刺激前適當時間（因此稱為前刺激）給予一個一定時程和強度的刺激（即不能引起驚跳反射的刺激）抑制驚跳反射，使驚跳反應幅度減小，潛伏期延長的現象。PPI 測試可用於觀察聽覺系統對前刺激處理的能力。

應用軟體：

VisuStartle 軟體（上海欣軟），線上諮詢

實驗方法

同時用 4 個經過校準的箱式前脈 衝抑制測試儀進行測試。 每個測試箱內有一個可 以放置小鼠的透明有機玻璃方盒， 與測試動物反應的動力感測器連線。 測試箱隔音避光，頂部內建 揚聲器， 用以產生背景聲音和不同聲強的聲音刺 激，實驗時儘量保持環境安靜。 透過揚聲器給予聲 音刺激，包括震驚刺激（120 dB）和較弱的前脈衝刺激（74 dB、78 dB 或 86 dB），小鼠對這些突然的聽覺刺激會做出全身肌肉屈曲伸直的反射， 在行為上表現為驚跳， 用動力感測器記錄驚跳的反應幅度。

PPI實驗程式包括適應期、Block1~3等4個階段，以及3種不同強度的前脈衝刺激模式。

適應期 小鼠在背景噪聲為62dB的測試箱中適應5min以減小背景噪音對結果的干擾。

Block 1 階段為120dB的震驚刺激，共10次。

Block 2 階段包括 6 種模式：

①僅 62 dB 背景噪聲；

②僅 120 dB 震驚刺激；

③僅 74 dB、78 dB 或 86 dB 的前脈衝 刺激；

④~⑥74 dB、78 dB、86 dB 前脈衝刺激及間 隔 100 ms 的 120 dB 震驚刺激。 共 40 次震驚刺 激，用於檢測小鼠的 PPI 強度。 6種模式以偽隨機 的形式出現，以保證只有前脈衝的模式（模式③） 每 6 次出現1次， 相鄰模式之間間隔10~20 s。

Block 3階段同Block 1，用於與 Block 1 對比分析小鼠是否在實驗中產生適應性。 採集驚跳的反應幅度資料後， 採用上海欣軟VisuStartle震驚反射實驗軟體進行處理 和分析 。用前脈衝抑制效率 （PPI％）表示 PPI 的強度，PPI％=（震驚刺激的反應 幅度－前脈衝聯合震驚刺激的反應幅度）÷震驚刺 激的反應幅度×100%， 其中震驚刺激的反應幅度為Block1中僅在震驚刺激條件下所誘發的反應幅度均值， 前脈衝聯合震驚刺激的反應幅度為 Block2中某一強度前脈衝刺激強度聯合震驚刺激 條件下所誘發的反應幅度均值。

震驚反射實驗系統，型號：XR-XZ208

條件性恐懼實驗

條件性恐懼實驗系統（場景恐懼系統）用於小型齧齒類動物（大、小鼠）環境相關條件性恐懼實驗研究。齧齒類動物在恐懼時會表現出特有的不動狀態（ Freezing ），動物在這種情況下傾向於保持靜止不動的防禦姿勢。抗抑鬱藥和抗中樞興奮藥可以明顯縮短不動狀態持續的時間。

實驗過程中，實驗物件被給與一個聲音訊號（條件刺激），隨後給予電擊（非條件）刺激。該訓練稱為條件性訓練，訓練結束後實驗動物進行聲音訊號或環境聯絡性實驗。一般情況下齧齒類動物對相應的環境和不同環境下同樣的聲音訊號都會做出明顯的條件性恐懼反應，如靜止不動。這種測試可以在訓練結束後立刻或幾天後進行可以提供在條件訊號影響下短期和長期記憶的資訊。

應用軟體：

SuperFcs 軟體（上海欣軟）

實驗方法

分為訓練和測試兩階段

（一）訓練階段（第一天）

1、除錯儀器，以確保格柵地板有電流刺激，擴音器有聲音刺激，並分別記錄電流強度和聲音強度（分貝）。

2、將大鼠放入條件恐懼箱2min（A相），記錄這最初2min內動物的凝滯（freezing）時間作基線。

3、接著加入條件聲音，80Db，30s（B相）。

4、緊接著再給予電擊，0。35mA，2s（C相），完成一輪訓練。如需要多輪訓練，則重複A、B、C三相訓練即可。

5、記錄整個訓練階段動物凝滯時間（s），用以測量動物的非條件恐懼（unconditioned fear）。

6、將大鼠移開操作箱。用70%的酒精或4%醋酸溶液徹底清潔操作箱，以備進行下一批動物的訓練。

條件性恐懼實驗系統，型號：XR-XC404

08 社會行為類

三箱社會互動實驗

三箱社會互動實驗（ Three Chamber Social Test） 檢測被用於評估小鼠社會性，主要是觀察實驗小鼠與陌生小鼠 （非同窩小鼠，年齡 6～14 周，性別相同）和無小鼠籠具之間探索和接觸的差異總時間， 社會性強的小鼠會花更長時間探索裝有小鼠的籠具附近，表現為正常的社交能力； 相反，則反映出其社交能力受損。

實驗在三箱【Mice：（20+20+20）cm長 * 40 cm寬 * 22 cm高。Rat：（40+40+40）cm長 * 40 cm 寬 * 40cm 高】中進行。由三個相連的無蓋箱體連線而成，在兩端箱體左右對稱放置帶柵欄的罩子，分別罩住新奇物體和陌生小鼠，罩子的間隙允許小鼠間進行嗅覺、視覺、聽覺和一些觸覺接觸，同時防止侵略行為和性接觸行為發生，確保行為發動方為實驗鼠，確保實驗鼠主動性社會接觸的純粹性。同樣，這一行為測試可以重複測試相同的小鼠，從而評估發育的軌跡。

三箱社交行為實驗方法及注意事項，可以參考這篇文章：

腦聲常談：動物行為學實驗手冊 | 三箱社交行為測試實驗方法及注意事項

三箱社會互動實驗箱，型號：XRXJ117

鑽管實驗（社會地位支配實驗）

社會支配實驗（social dominance tube test）：是用來測試動物（小鼠、大鼠）在社會群體中佔據支配地位或受支配地位的一種動物行為學實驗方法。社會等級實驗，俗稱鑽管實驗，是目前公認的社會等級評估實驗，通常狀況下社會等級高的動物會佔領Tube，將正面過來的動物推出Tube，從而體現出社會等級高的優越性；可選擇搭配光遺傳裝置使用，啟用社會等級低動物的特定腦區，結果很有可能反轉，因此社會支配實驗（social dominance tube test）是個非常有意義並且有意思的實驗。

上海欣軟VisuTube軟體

利用自研的智慧影象識別演算法，它區別於傳統的軌跡跟蹤演算法，智慧影象識別演算法對動物的整體形態進行分類，將所有的分類進行特徵提取，形成完整的資料後臺，特徵提取的判斷速度是毫秒級別，正式實驗的時候每一幀圖片與資料庫裡面的特徵進行對比，實時的資料就此產生。

VisuTube動物鑽管實驗分析系統實驗效果展示：

09

視覺行為類

OptoTrack動物視動反應實驗

OptoTrack小動物視覺檢測系統透過四塊螢幕建立一個虛擬的刺激空間，動物站立在箱體中間的平臺，系統實時追蹤動物的頭部相對於給予的視覺刺激後的運動，並且自動客觀的量化OMR檢測結果。齧齒類動物的視網膜解剖結構無黃斑中心凹，故鎖定其看到的目標能力十分有限，容易引起齧齒類動物的代償性眼球運動或頭部運動。透過視覺刺激誘發的頭部運動行為的視動反應（optomotor response， OMR），可用於檢測動物的視覺系統功能；且實驗者無需經過專門的培訓即可實驗，全自動化的記錄和分析資料能夠節省大量的時間和成本。

OptoTrack軟體線上諮詢：

實驗指標

1、全新單獨設計的頭部識別演算法，熱成像方式穩定跟蹤；

2、可設定黑白相間條紋模式：方波、正弦波；

3、條紋轉向可以自由定義：順時針、逆時針；

4、條紋空間頻率可調；

5、可定義條紋的轉動速度、亮度以及對比度等；

6、實驗可以設計多個pattern的經典範式，並將若干pattern按規則排列或隨機排列；

7、系統自動生成動物視動反應熱圖、隨動速度歸一化圖；

8、軟體實時顯示小動物的頭部隨動狀態圖；

9、動物正向隨動時間、逆向隨動時間、OMR值、有效pattern次數等

動物視動反應分析系統，型號：XR-OT101

VisualWaterTask視覺梯形水迷宮

目前，評估小鼠和大鼠的視覺能力的方法是要透過確定視網膜的取樣顆粒，透過電生理學，視覺誘發電位或解剖學方式評估鼠類齧齒動物的視覺能力。然而，僅靠這些方法並不能準確地量化視覺功能。由於其侵入性，它們還排除了正常視覺發育的縱向測量以及對操作後功能恢復的時程的研究。行為技術再加上動物自身已建立的心理-身體程式，提供了一種最佳的方法來量化視覺功能並規避這些問題。

針對於小鼠和大鼠視力的行為評估，我們開發了一種基於計算機視覺識別技術可以快速確定齧齒類動物視敏度的裝置。在裝有淺水的梯形水槽的寬端，放置兩塊顯示器，在兩個顯示器之一上隨機顯示一個光柵。前期對動物進行訓練，並以固定的距離使其朝著螢幕游泳到顯示光柵的螢幕區域，然後逃到隱藏在其下方的水下平臺。老鼠都很快學會了這項任務。這裡描述的任務的基本原理是利用動物將正弦波光柵與逃逸水相關聯的能力作為其敏銳度的指標。首先必須對動物進行訓練，以使其能夠以較高的可靠性將低空間頻率的正弦波光柵與均勻的灰色區分開，然後才能在較高的空間頻率上評估這種能力的極限。

基本裝置由一個梯形的池組成，池的一端並排放置了兩個計算機控制的監視器。分隔線的長度決定了選擇點和有效空間頻率。水池中充滿溫熱（22°C）的水，深度為15釐米。

視覺水迷宮系統，型號：XR-XM102

10 條件反射操作行為類

大小鼠五孔注意力測試

大小鼠五孔注意力測試（5-CSRTT）是測量大鼠視覺注意過程的一種經典實驗方法。這種正規化要求受試者在大量試驗中，在五個空間位置中的一個位置，以隨機順序檢測短暫的閃光。為了完成這項任務，這些動物每天接受B30-40次訓練，在此期間，它們逐漸學會在一定時間內對適當的光圈做出反應。如果他們沒有迴應，在錯誤的洞或不適當的時間迴應，短時間的黑暗（超時）將被視為懲罰，不會給予獎勵。

5-CSRTT提供了測試各種神經、藥理學和行為操作對離散和稍微獨立的行為控制措施的影響的可能性，包括辨別的準確性、衝動性、持續反應和反應潛伏期。同時可選擇搭配光遺傳、在體多通道電生理、鈣訊號實驗使用，做多維度的行為學實驗。

大小鼠五孔注意力測試實驗方法及注意事項，可以參考這篇文章：

腦聲常談：動物行為實驗方法專題：大小鼠五孔注意力測試實驗方法及注意事項

大小鼠五孔注意力測試系統，型號：XR-XS128，上海欣軟

11 動物特定行為類（定製需求）

動物抓撓行為/瘙癢模型

癢是一種令人不愉快的軀體感覺，會引起人的抓撓慾望，嚴重影響患者生活質量。目前，癢覺的神經傳遞和調製機制尚不清楚。一系列神經生物學研究聚焦於揭示參與癢覺調控的神經環路，在這些研究過程中，一個必不可少的組成部分是實驗動物癢行為的檢查與分析。對動物癢行為而言，抓撓是一個非常特異的行為指標，可定量描述動物癢行為。目前的動物癢行為分析，主要透過人工錄製影片、影片回放、人工計數動物抓撓次數的步驟，來定量分析動物癢行為。主要不足在於消耗大量人力與實踐，且難以定量分析動物單次抓撓（癢）行為強度。

上海欣軟資訊科技有限公司自主開發的VisuScratch動物抓撓行為影片分析軟體，型號：XR-XVS201，是一種基於自動化影象識別的動物癢行為人工智慧分析系統，透過機器學習、影象識別技術、特徵行為抓取演算法共同實現動物抓撓行為的自動化、高準確率的分析。

測試指標包括抓撓回合數、抓撓時長、抓撓次數、抓撓強度等。

VisuScratch動物抓撓行為影片分析軟體 實驗效果展示，可以參考：

系統特點：

客觀地量化和評估抓撓行為。

實時分析可以顯著減少分析時間和人力成本。

使用定製二次開發的影象演算法攝像機，高精度測量分析。

縮圖功能便於直觀的後續分析。

實驗動物無壓力環境（影象分析，使用不可見的近紅外光）

不需要對動物進行預處理。（非侵入性）

消耗品基本上是不需要的。（我們建議根據測量時間使用保水凝膠）

可以連續記錄和分析抓撓行為長達 24 小時。

可以選配輸入輸出功能，與光遺傳、鈣成像等第三方裝置同步記錄。

動物捕食行為

動物捕食行為引入多角度拍攝的原理，準確判定動物是否成功捕食。

關於

VisuHunt動物捕食行為

分析軟體的詳細功能可以線上諮詢我們：

上海欣軟定製的捕食行為分析系統的效果影片，可參考：

12 迷宮實驗比較

透過比較五種迷宮的實驗方法、注意事項、評價指標、應用特點以及優缺點，為更好利用迷宮實驗評價大小鼠學習記憶能力提供參考。檢索中國知網和PubMed，蒐集

Morris 水迷宮、Y迷宮、八臂迷宮、T迷宮、Barnes迷宮實驗

的相關文獻，比較它們的實驗方法、注意事項、評價指標、應用特點以及優缺點。結果發現Morris水迷宮實驗的評價指標多，結果更可靠； Y迷宮操作簡便，但電Y迷宮對動物影響大； 八臂迷宮無水和電刺激，操作簡便； T迷宮無水和電刺激，依靠動物探索天性完成任務； Barnes迷宮以光和聲音刺激動物完成任務，侷限性大。評價大小鼠空間學習和記憶能力時五種迷宮均適合，但 Morris水迷宮實驗結果準確性更高。評價工作記憶能力時Morris水迷宮、Y迷宮、T迷宮、八臂迷宮均適合，但Y迷宮自主交替實驗和T迷宮對動物應激小，結果更可靠。

腦聲常談：腦聲常談：Morris水迷宮、Y迷宮、T迷宮、八臂迷宮、Barnes迷宮實驗方法、評價指標、優缺點比較

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