动物行为实验指南丨大小鼠 Staircase Test（阶梯测试）实验方法总结

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小鼠Staircase Test（阶梯测试） 是一种广泛应用于神经科学和行为药理学领域的实验方法，主要用于评估小鼠的前肢（尤其是前爪）的精细运动功能、伸展能力、协调性和力量。它特别适用于检测由神经系统损伤（如中风、脊髓损伤、帕金森病模型）或药物干预引起的前肢功能缺陷或恢复情况。

1. 实验装置

• 核心结构： 一个狭窄的透明塑料测试盒（通常为长方形）。

• 关键组件： 在测试盒的一侧或两侧壁上，安装有一个特殊的“阶梯”装置。

• 阶梯设计： 该阶梯由一系列水平排列、深度（或高度）逐级递减的凹槽或小平台组成，通常有 7-9 级。这些凹槽排列在测试盒壁的内侧。

• 食物奖励： 在实验前，每个凹槽中会放置一粒小鼠喜爱的食物奖励（如糖粒、早餐谷物圈）。

• 中央平台： 测试盒底部中央有一个平台，小鼠站在这个平台上进行取食操作。

2. 实验原理

• 小鼠被放置在测试盒中央的平台上。

• 为了获取放置在阶梯状凹槽中的食物，小鼠必须伸出前爪（前肢），越过盒壁的边缘，向下（或向上，取决于阶梯方向）够取不同深度凹槽中的食物粒。

• 最靠近中央平台的凹槽最容易够到，随着凹槽深度增加（或高度降低），够取的难度也随之增加，需要小鼠有更好的伸展能力、精细运动控制、协调性和一定的力量才能成功取回食物。

• 实验通常测试双侧前肢（左右爪）的功能。

3. 实验流程

1. 适应与食物剥夺： 实验前几天，让小鼠适应实验环境和操作者。实验前进行适度食物剥夺（通常 12-24 小时），以增加其对食物奖励的动机，但需确保动物福利。

2. 训练期： 将小鼠放入测试盒进行训练（通常持续几天）。训练期间，所有阶梯凹槽中都放置食物粒。目的是让小鼠学会使用前爪伸出去够取食物，并熟悉操作。训练通常持续到小鼠能稳定地取食大部分阶梯的食物。

3. 测试期：

   • 在正式测试日，再次进行适度食物剥夺。

   • 将小鼠放入测试盒中，开始计时（通常测试持续 10-15 分钟）。

   • 观察并记录小鼠的行为。

4. 重复测试： 为了获得可靠数据，通常会在几天内进行多次测试（例如连续 5 天），取平均值。

4. 主要测量指标

• 成功取食的阶梯数： 这是最核心的指标。记录小鼠成功用前爪取出并吃掉的食物的阶梯数量（按深度/难度分级）。例如，能取到第 7 级阶梯的食物就比只能取到第 3 级的动物前肢功能更好。

• 每级阶梯的成功取食次数： 记录在每个难度级别上成功取食的次数。

• 总取食数量： 在整个测试期间成功取食的食物粒总数。

• 首次取食延迟： 小鼠放入盒子后到第一次成功取食所需的时间。

• 偏好/不对称性： 如果装置是双侧的，可以比较左右前肢的使用情况，评估是否存在功能不对称（例如脑损伤后对侧肢体功能障碍）。

• 尝试次数与失误： 有时也会记录尝试取食但失败（如将食物拨落）的次数。

5. 实验目的与应用

• 评估神经损伤模型： 检测中风、脊髓损伤、神经退行性疾病（如帕金森病、亨廷顿病）等模型小鼠的前肢运动功能缺损程度。

• 评价治疗效果： 测试药物、细胞疗法、康复训练等干预措施对受损前肢功能的恢复效果。

• 研究运动控制机制： 用于基础研究，探索大脑（如运动皮层、基底神经节）和脊髓对精细运动控制的神经机制。

• 药物筛选： 评估影响运动功能或具有神经保护/修复潜力的化合物。

• 转基因/基因敲除小鼠表型分析： 研究特定基因对运动功能的影响。

  
  

6. 优点

• 客观定量： 提供可量化的数据（成功阶梯数、取食数）。

• 评估精细运动： 特别擅长检测涉及伸展、抓取、操作物体的精细运动功能，这是许多其他运动测试（如转棒、旷场）无法直接评估的。

• 无需复杂训练： 相比一些需要复杂操作学习的任务（如莫里斯水迷宫），阶梯测试的训练相对简单直接。

• 可重复性好： 在标准化条件下，结果稳定可靠。

• 可测双侧： 双阶梯装置可同时评估左右前肢功能。

7. 注意事项

• 动机控制： 食物剥夺的程度至关重要，既要保证动机，又不能损害健康。

• 装置标准化： 阶梯的尺寸、间距、深度梯度需要标准化，以保证结果可比性。

• 行为观察： 需要仔细记录，区分成功取食和失败尝试（如食物掉落）。

• 品系差异： 不同品系小鼠的运动能力基线可能有差异。

• 测试者影响： 实验过程中应尽量减少人为干扰。