AI動物行為學——高架十字迷宮的測試方案

介紹

AI大小鼠高架十字迷宮精細行為分析系統是一種廣泛用于評估嚙齒類動物（如大鼠、小鼠）焦慮樣行為的經典行為學實驗裝置，其核心原理是利用動物對開放空間的探究欲望與對高處敞開環境的本能恐懼之間的沖突來量化焦慮水平。

1955年，K. C. Montgomery使用高架Y型迷宮（也見T型迷宮）觀察了嚙齒類動物的恐懼和焦慮誘發行為，其中一個選擇臂被墻壁包圍，另一個臂則沒有墻壁。這些觀察結果促使Handley和Mithani（1984）使用他們設計的高架十字迷宮來測試由恐懼驅動的行為。自其構想以來，該迷宮已被用于測試和驗證研究化合物的致焦慮作用。高架十字迷宮還用于理解類似焦慮行為的基礎生物學和機制。迷宮由四個臂組成，它們之間相隔90度角。迷宮的交替臂被封閉以形成保護區，而開放臂則形成焦慮空間。

儀器與設備

高架十字迷宮具有一個小的中間平臺，四個臂從該平臺向外輻射。這些臂彼此成90度角放置，通常長度為30至50厘米，寬度約為5至10厘米。儀器的尺寸可能會根據實驗對象（如小鼠、大鼠或小型靈長類動物）的不同而有所變化。交替的臂被高高的墻壁包圍，這些墻壁通常有開放的頂部。這些墻壁可以是不透明的或透明的。對于沒有墻壁的臂，末端設有擋板和凸起的邊緣，以確保老鼠在探索時不會從開放臂上掉下來。儀器地板的顏色應與老鼠的顏色形成對比。整個儀器被抬高至地面以上至少50厘米的高度。

為了避免迷宮中出現陰影，高架十字迷宮應從上方進行良好照明。適當的照明還可以確保老鼠能夠看到食物獎勵或其他線索。跟蹤軟件和攝像機可以輔助實時評分、跟蹤和記錄老鼠在迷宮內的活動。每次試驗前后，清潔儀器，以限制前次試驗殘留刺激的影響。

優點：

廣泛應用：高架十字迷宮是一種流行的行為測試方法，用于評估與焦慮相關的行為。它在動物模型研究中尤其受歡迎，這些模型為研究人類病癥和障礙提供了寶貴的見解，并創建了一個可控的環境。

有 效性：高架十字迷宮已被證明是一種簡單的工具，不僅用于評估焦慮及其相關障礙，還用于理解與學習、記憶缺陷相關的病，這些缺陷可能由損傷、遺傳或年齡引起。

適應性：該迷宮可以輕松地根據研究需求進行調整。例如，可以添加門來隔離迷宮臂，或者改變封閉臂的位置，以研究不同的行為反應。此外，虛擬現實的引入使得人類也能在類似環境中進行測試，這進一步拓寬了它的應用范圍。

虛擬環境：虛擬高架十字迷宮的出現，使得研究更加經濟，并且不會對老鼠造成任何危險。通過虛擬環境，研究人員可以創建符合任何研究需求的環境，從而探索更廣泛的行為模式。

多用途：除了評估焦慮外，該迷宮還可以輕松地適應于測試其他行為，如記憶和認知能力。

實驗前的準備工作

高架十字迷宮用于評估焦慮和焦慮相關障礙。在此測試中，觀察老鼠對開放空間的偏好，并將治 療組或病組的表現與對照組進行比較。嚙齒動物天生喜歡封閉或圍合的空間，因為它們在那里感到安 全。因此，它們往往盡可能避免探索開放的臂，而選擇封閉的臂。

接受抗焦慮的動物表現出較少的焦慮樣行為，更有可能探索迷宮的開放臂。另一方面，接受焦慮誘導化合物的動物由于焦慮感增強，會在開放空間花費較少的時間，而在封閉臂中花費更多的時間進行探索。動物在任何一條臂上花費的時間都可以提供關于老鼠焦慮狀態的信息。

由于該任務旨在測試老鼠對不熟悉迷宮的反應，因此迷宮不需要預先訓練或重復試驗。每次試驗前，清潔設備，以避免殘留刺激（如果有的話）的影響。

用高架十字迷宮評估焦慮狀態

為確保結果的準確性，對每個老鼠的試驗均以準確的方式進行。將老鼠帶入其單獨的飼養籠中進入測試室，以避免任的壓力，并允許其適應（如果需要）。然后，將老鼠放在中間平臺上，面朝遠離實驗者的開放臂。重要的是要確保所有老鼠在前面的試驗中面對同一條臂。

動物一被放在中間平臺上，實驗就開始。允許老鼠在至少5分鐘的設定時間內探索迷宮，并通過安裝的攝像頭記錄其行為。收集進入開放臂和封閉臂的次數以及在每條臂上花費的時間的數據。只有當老鼠將其四只爪子都放在臂內時，才記錄臂的進入次數。同時記錄任何異常情況，如凍結或不動以及設備掉落等。