曠場動物實驗又稱敞箱實驗,是行為學領域中一種廣泛采用的測試方法,主要用于評估嚙齒類實驗動物(如小鼠、大鼠)在新異環(huán)境中的自主行為、探究行為與緊張度。其原理基于動物在新環(huán)境中的“探索-回避”矛盾行為。嚙齒類動物天生具有趨壁性(嗜壁性),即傾向于緊貼墻壁以尋求安全感;同時,好奇心又驅使其探索開放區(qū)域。通過觀察動物在曠場中的活動軌跡、停留時間等行為特征,可分析其對新環(huán)境的適應能力、焦慮狀態(tài)及運動功能。
曠場動物實驗是評估動物自發(fā)活動、探索行為及焦慮樣行為的經(jīng)典行為學實驗,廣泛應用于神經(jīng)科學、藥理學、心理學等領域。實驗結果易受環(huán)境、操作、動物狀態(tài)等多種因素影響,因此需嚴格遵循注意事項以保證數(shù)據(jù)的可靠性和可重復性。以下是關鍵注意事項:
一、實驗環(huán)境準備
環(huán)境標準化
空間隔離:實驗需在安靜、避光(或光照強度恒定)、溫度(22-25℃)和濕度(40%-60%)穩(wěn)定的獨立房間進行,避免外界噪音(如人員走動、設備聲響)、光線變化(如窗戶直射光)或氣味干擾(如其他動物氣味、消毒劑殘留)。
曠場裝置清潔:實驗前需用75%酒精或中性清潔劑徹d擦拭曠場箱(包括底部和四壁),去除前一只動物留下的氣味(如尿液、糞便),避免氣味殘留影響后續(xù)動物行為(如焦慮動物對陌生氣味更敏感)。
光照控制:根據(jù)實驗需求設定光照強度(通常50-300 lux),且需保證曠場內部光照均勻(避免角落陰影)。光照過強可能增加動物焦慮,過弱則可能降低活動量,需在預實驗中確定適宜強度。
背景噪音:可設置恒定的白噪音(如50-60 dB)掩蓋突發(fā)聲響,減少環(huán)境波動對動物的干擾。
曠場裝置參數(shù)統(tǒng)一
曠場箱的尺寸(如大鼠常用50×50×30 cm,小鼠常用40×40×30 cm)、材質(通常為灰色或黑色亞克力板,避免反光)、區(qū)域劃分(如中心區(qū)與周邊區(qū)的比例,通常中心區(qū)為1/3面積)需固定,且實驗全程保持一致(不可中途更換裝置)。
攝像頭需正對曠場箱上方,確保完整拍攝動物活動軌跡,鏡頭高度和角度固定,避免因視野偏差導致軌跡分析誤差。
二、動物準備與適應
動物飼養(yǎng)條件穩(wěn)定
實驗動物(如大鼠、小鼠)需在SPF級環(huán)境中飼養(yǎng),自由攝食飲水,保持12h光暗循環(huán)(如7:00-19:00光照),實驗時間固定在動物活躍期(如嚙齒類通常在暗期活躍,可選擇下午或夜間進行)。
避免實驗前24h內對動物進行額外操作(如抓握、注射),減少應激對行為的影響。
實驗前適應
環(huán)境適應:實驗前1-3天,將動物飼養(yǎng)籠轉移至實驗房間,讓其適應房間的溫度、光照和氣味(但不接觸曠場裝置),減少陌生環(huán)境導致的應激。
**Handling適應**:若實驗人員需抓握動物,需在實驗前3-5天每日輕柔抓握動物1-2分鐘,讓其適應人員操作,避免因恐懼導致活動異常。
三、實驗操作規(guī)范
動物放置與計時
放置動物時,需輕柔將其放在曠場箱中心區(qū)(或統(tǒng)一位置,如某一角落),避免用力投擲或擠壓動物,防止人為應激。
動物放入后立即撤離至觀察室外(通過攝像頭監(jiān)控),避免人員在場干擾動物行為,同時啟動計時(通常實驗時長為5-10分鐘,根據(jù)物種和實驗目的調整)。
實驗順序與間隔
若涉及多組動物(如對照組、模型組、給藥組),需采用隨機順序進行實驗,避免因時間因素(如動物晝夜節(jié)律變化)導致組間偏差。
每組動物實驗間隔需足夠(至少5分鐘),確保裝置徹d清潔干燥,且下一只動物狀態(tài)穩(wěn)定。
異常情況處理
若動物在實驗中出現(xiàn)攀爬箱壁、靜止不動超過3分鐘、排便排尿過多(可能因過度應激)等情況,需記錄為異常數(shù)據(jù),后續(xù)分析時考慮是否剔除(需在實驗記錄中注明原因)。
實驗中若動物逃脫或裝置故障,需終止該次實驗,更換動物重新進行,并記錄故障原因。
四、數(shù)據(jù)記錄與分析
原始數(shù)據(jù)記錄
除通過軟件自動記錄的指標(如總活動距離、中心區(qū)停留時間、站立次數(shù))外,需手動記錄動物的異常行為(如grooming梳理行為、糞便粒數(shù))、實驗環(huán)境參數(shù)(溫度、光照、濕度)、動物狀態(tài)(體重、健康狀況)等,確保數(shù)據(jù)可追溯。
實驗結束后,及時將動物放回原飼養(yǎng)籠,避免不同籠具動物混放。
軟件與參數(shù)設置
行為學分析軟件(如EthoVision、Noldus)的參數(shù)需提前校準(如區(qū)域劃分、動物識別閾值),且全程保持一致,避免因參數(shù)調整導致數(shù)據(jù)偏差。
對軟件自動識別的軌跡進行人工核查,修正因動物蜷縮、遮擋導致的識別錯誤。
五、倫理與動物福利
遵循3R原則
減少動物使用數(shù)量(通過預實驗優(yōu)化樣本量),避免不必要的重復實驗;實驗過程中避免動物受到過度應激(如長時間處于曠場中),實驗結束后若動物出現(xiàn)明顯應激反應(如呼吸急促、顫抖),需單獨飼養(yǎng)觀察至恢復。
符合倫理規(guī)范
實驗方案需經(jīng)機構動物倫理委員會審批,操作人員需具備動物實驗資質,避免因操作不當導致動物受傷(如抓握時導致動物骨折)。
六、實驗后整理
裝置清潔與維護
實驗全部結束后,徹d清潔曠場箱,干燥后存放,避免殘留污染物影響下次實驗。
數(shù)據(jù)備份與存檔
原始軌跡視頻、軟件導出數(shù)據(jù)、手動記錄表格需及時備份(至少兩份),按規(guī)范命名(如“日期-組別-動物編號-實驗時長”),便于后續(xù)分析和溯源。