动物行为实验指南丨怪物任务（Monster Task）实验方法总结

多功能小鼠固定器，专为复杂实验流程优化，适配多部位针刺实验、光纤植入、经鼻给药、清醒小鼠头部固定等高精度操作，预留标准化接口与卡槽，确保设备稳定性。针对眼眶取血等特殊需求，用户可依托主体框架进行个性化DIY改造，拓展实验边界。

这个实验的主要目的是研究啮齿动物（通常是小鼠）在面对威胁（“怪物”）和奖励时的行为选择及其背后的神经机制。具体来说，实验设计了一个模拟威胁和奖励冲突的情境，观察和分析小鼠在这种情境下的行为反应。

实验装置：

“怪物装置”是一个长方形盒子（长90厘米，宽20厘米，高30厘米，白色亚克力材质），带有天花板。它被分为两个隔间：一个小隔间（12厘米长，称为“庇护所”）和一个大隔间（78厘米长，称为“觅食场地”）。两者之间有一扇门（高28厘米，宽8厘米，红色透明亚克力材质）。为了使庇护所比觅食场地更暗（分别为30勒克斯和100勒克斯），庇护所的天花板使用了红色透明亚克力，而觅食场地则使用透明亚克力。天花板中央有一条窄缝（宽1厘米），用于在荧光测量实验中允许连接小鼠的光纤随动物移动。

声音刺激：觅食场地远端的墙上安装了一个扬声器，用于播放音调。

门控系统：门由电机控制开关。

位置检测：通过红外传感器检测小鼠的位置，分布在墙壁上的多个位置（从门起分别为−8、−1、+1、+5、+10、+20、+30和+40厘米；负号表示庇护所侧，正号表示觅食侧）。

奖励系统：试验开始时，地板上会通过一个小孔（距离门40厘米）伸出一个饮水嘴，供小鼠舔水获取奖励（10微升水滴）。试验结束时，饮水嘴通过伺服电机收回。舔水行为通过触摸传感器检测。

怪物设置：

在某些实验中，一个物体（称为“怪物”，高18厘米，宽18厘米，深15厘米，侏罗纪世界迅猛龙面具）放置在觅食场地的远端，面向庇护所。怪物通过齿轮架（长30厘米）连接到电机，电机位于场地外部。怪物的活动范围定义为距离门30厘米或更远的区域（“怪物领地”）。

怪物行为：当小鼠进入怪物领地（触发30厘米处的红外断束传感器）时，怪物向前移动10厘米（持续200毫秒），同时播放响亮的复杂音调（120分贝，哥斯拉音效）。随后怪物停留500毫秒，再退回原位（10厘米，持续200毫秒），并在500毫秒后再次移动。这种来回运动伴随音效（每周期约1,400毫秒）会重复，直到小鼠返回庇护所。

静态怪物：为了测试怪物运动对回避行为的影响，怪物以相同方式放置，但电机关闭（“静态怪物”）。

怪物大小测试：使用较小的物体（“中等怪物”：高10厘米，宽5厘米，深7厘米；“小怪物”：高3厘米，宽2厘米，深6厘米）测试怪物大小对回避行为的影响。

训练过程：

1. 适应阶段：

第一天：实验人员用手持小鼠10分钟，开始并持续进行水分限制，直至行为测试最后一天。

第二天：将小鼠放入庇护所30分钟，地板上有水滴和食物，使其适应环境。

接下来三天：正式训练。

将小鼠轻轻放入关闭着门的庇护所内。实验从小门打开开始。当小鼠打断距离门 + 1厘米处的红外对射时，检测到小鼠进入觅食场。在实验过程中，允许小鼠自由探索觅食场。当小鼠舔舐饮水嘴时，会提供一滴（10微升）水。每次实验仅提供一次水奖励，所以即使小鼠继续舔舐饮水嘴也不会再次得到奖励。当小鼠回到庇护所且门关闭时，实验结束。如果小鼠在180秒内没有进入觅食场，门会关闭，实验结束。在20秒的实验间隔期后，开始下一次实验。在每次实验之间，会彻底清洁实验场，用70%的乙醇擦拭实验场的底部。每天每个小鼠进行总共10次实验，因此，小鼠在一次实验中最多总共消耗100微升水。在行为任务结束后，会补充一定量的水（1.5-2.6毫升），以使它们的体重保持在自由饮水时体重的85%-95%之间。补充水量通过以下计算确定，并在行为任务结束后提供给每只小鼠：((前一天的体重)-(当天的体重))/2 + (前一天补充的水量)。只有在训练的最后一天获得水奖励的次数超过总实验次数80%的小鼠才会被用于接下来的行为测试。

2. 清洁：

每次试验后彻底清洁场地，地板用70%乙醇擦拭。

每天最多消耗100微升水，试验结束后补充水分（1.5–2.6毫升），保持体重在自由饮水体重的95%至85%之间。补充水量根据公式计算：((前一天体重) – (当天体重))/2 + (前一天补充水量)。

3. 筛选标准：

只有在训练最后一天获得奖励超过80%试验的小鼠才能进入后续行为测试。

行为测试：

测试安排：训练结束后进行7天测试（4天无怪物，3天有怪物，交替进行）。

对照组（无怪物）：与训练完全相同。

实验组（有怪物）：与对照组相同，但增加了怪物。

数据分析：

1. 回避试验：

未获得奖励的试验（未接触饮水嘴）。

回避率：未获得奖励的小鼠比例。对比不同组（如不同大小怪物组、静态怪物组与移动怪物组）之间的回避率差异，判断怪物的特征（如大小、是否移动）对小鼠回避行为的影响。

2. 预测性回避：

未进入怪物领地的试验。

预测性回避率：未进入怪物领地的小鼠比例。可以了解小鼠在多大程度上能够提前预测并回避怪物领地，这反映了小鼠的认知和决策能力。分析预测性回避率与其他因素（如小鼠的训练天数、个体经验等）之间的相关性，探究哪些因素会影响小鼠的预测性回避行为。

3. 反应性回避：

进入怪物领地但未获得奖励的试验。

反应性回避率：进入怪物领地但未获得奖励的小鼠比例。按照进入怪物领地但未获得水奖励的动物比例或实验比例计算。此指标有助于了解小鼠在已经进入怪物领地后，面对威胁时的反应性回避能力。研究反应性回避率在不同实验条件下的变化，比如与怪物的距离、怪物的移动速度等因素对其的影响。

文献引用：

• Tsutsui-Kimura, I., Tian, Z.M., Amo, R. et al. Dopamine in the tail of the striatum facilitates avoidance in threat–reward conflicts. Nat Neurosci (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-01902-9