啮齿类动物行为学实验原理、实验方法及注意事项白皮书

01

前言

动物行为学主要是对动物在自然条件下的行为进行科学客观的研究。研究对象包括动物的自主探索、学习行为、情感表达等。它是现代神经科学研究的重要技术之一。

研究对象包括动物的交流行为、情感表达、社会行为、学习行为和繁殖行为。动物行为学因其对动物学习和认知的研究，以及与神经科学的相关性，对心理学、教育学等学科都有一定的影响。

那么在神经科学研究的道路上，都有哪些常用的经典的行为学实验呢？今天，我们就来为大家盘点一下，小伙伴们，准备好小板凳了吗？

02

动物行为分析软件类

VisuTrack软件

VisuTrack啮齿类动物行为分析软件是上海欣软信息科技有限公司自主开发的新一代系统，集视频采集、行为学实验观察、行为学实验分析、指标记录以及数据统计为一体，VisuTrack软件拥有更加人性化的实验文件结构、丰富实用的可扩展插件、同步第三方软件的输入输出控制模块以及*前沿的图像识别算法。

VisuTrack的行为识别技术（Behavior Recognition）解决了 What, Where, When 以及与生物信号的整合问题，大大优越于目前市场上的其他技术。与在空间上把动物减低到一个点（通常是质心）并仅是跟踪这个点的视频跟踪技术（video tracking）不同，VisuTrack的行为识别技术（Behavior Recognition）可以区分动物身体各部分（如头，尾，前躯中心，身体重心，四肢等）以及动物的复杂精细动作。以此为基础，行为识别技术能自动识别复杂的动物行为，即动物在做什么；而目前其他国内的的视频轨迹跟踪技术只能用于检测动物在哪里。行为识别技术能捕捉的复杂的、自然的、和刻板的如下行为：

1. What—动物在做什么

2. When—动物什么时候做这个动作

3. Where—动物在哪里做

4. I/O Module—将行为与生物信号（脑电图、血压、神经元活动、超声波发声）和实验刺激（声音、光、电击等）整合，VisuTrack提供整合方案和模块写入等方式同步实时分析

03

学习记忆类

学习是神经系统接受外界环境变化获得新行为和经验的过程，记忆是指对学习获得的经验或行 为的保持，包括获得、巩固、再现及再巩固四个环节。学习和记忆二者是互相联系的神经活动过程，学习过程中必然包含记忆，而记忆总是需要以学习为先决条件。研究者设计了多种学习记忆行为实验方法用于评价学习记忆。

Morris水迷宫

Morris水迷宫（Morris water maze MWM）实验是一种让实验动物学习寻找不透明水中的隐藏平台的操作过程。该系统由圆形水池和自动录像记录系统及水迷宫图象采集、分析软件三部分组成。水池直径120cm，高50cm，水深30cm，水温保持在26±1℃；池壁上标记四个等距离点N、E、S、W作为试验的起始点，分水池为四个象限(NW 、WS、 SE、EN)，任选—象限在中央放置平台(平台与池壁圆心距离相等)；平台无色透明，直径12cm，高29cm，没于水下1 cm，每次实验水中溶入两袋奶粉，使平台不可见。水池周围贴有丰富的参照线索(如三角形、四方形、圆、菱形等几何图形置于各个象限)且保持不变，供大鼠用来定位平台。自动录像记录系统包括摄像机、监视器、计算机（装有图象采集卡及分析软件），摄像机装于水池上方约3米处，并与监视器和计算机相连接。采用水迷宫作业检测大鼠空间学习记忆能力，该作业是以动物急于逃离水淹的本能反应作为动机，以空间存在的物体作为参照物来判断行动的方向。图像监测系统自动跟踪大鼠游泳轨迹，并记录各实验数据。实验指标有：(1)反应时，即大鼠在各象限及总的游泳时间；(2)行程(除因故障未记)，即大鼠在各象限及总的轨迹行程；(3)初始角度；(4)搜索策略：分为边缘式、随机式、趋向式、直线式。水迷宫装置设计与训练方法参照文献，Morris水迷宫已被证实是一种研究学习和记忆机理非常有用的工具。

Morris水迷宫详细实验方法和注意事项，参考这篇文章：

Y/T迷宫

T/Y迷宫是一种评价空间记忆能力的行为实验方法，主要应用于动物的辨别性学习、工作记忆和参考记忆的测试。在本实验中，工作记忆主要指短期记忆，而参考记忆主要指长期记忆。工作记忆能力下降，可出现空间定位困难等症状，参考记忆能力下降可出现新知识学习能力下降等症状。实验过程中，动物对目标臂的选择基于动物记住上次探索过的目标臂，以及对整体实验流程的熟悉程度；可以通过不同的实验方法来测试动物工作记忆和参考记忆的完整情况。

Y/T迷宫实验测试方法和注意事项，可以参考：

八臂迷宫

八臂迷宫（放射臂迷宫（radial arm maze））实验也是最为常用的评价动物学习记忆能力的模型之一，由Olton等人于20世纪70年代中期建立。其基本依据是，控制进食的动物受食物的驱使对迷宫各臂进行探究；经过一定时间的训练，动物可记住食物在迷宫中的空间位置。该方法可同时测定动物的工作记忆（working memory）和参考记忆（reference memory）。所用动物包括大鼠、小鼠和鸽子。这一模型对脑区毁损和多种药物均很敏感。

通过VisuTrack动物行为分析软件记录以下几个指标：

○工作记忆错误（working memory errors）次数,即在同一次训练中动物进入食物臂的总次数-1次；

○参考记忆错误（reference memory errors ）次数，即动物进入不曾放过食粒的臂的总次数；

○总的入臂次数；

○成功进入潜伏期，即动物第一次进入食物臂的时间；

○错入潜伏期，即动物第一次进入未放食物的臂的时间；

此外，计算机还可记录动物在放射臂内及中央区的活动情况，包括运动距离和运动时间等。

八臂迷宫实验方法及注意事项，可以参考这篇文章：

巴恩斯迷宫（Barnes Maze）

动物利用提供的视觉参考物，有效确定躲避场所的臂所在的部。Barnes迷宫由一个圆形平台构成，在平台的周边，布满了很多穿透平台的小洞。平台的直径、厚度以及洞口宽度根据实验动物不同而不同。洞口数目由实验者习惯而定，一般为10到30个。在其中一个洞的底部放置有一个盒子，作为实验动物的躲避场所；其它洞的底部是空的，试验动物无法进入其中。实验场所和其它迷宫实验场所类似，要求能给实验动物提供视觉参考物。实验方案根据实验者的习惯以及不同的实验要求而定，每次训练后都用70%的酒精进行清洗，并变换正确的洞口，但洞口的空间位置不变，以防止动物通过嗅觉而找到洞口。Barnes迷宫一般采用强光、噪声以及风吹等刺激作为实验动物进入躲避洞口的动机。

观察指标：测定动物对于目标的空间记忆能力。实验时把实验动物放置在高台的中央，记录实验动物找到正确洞口的时间，以及进入错误洞口的次数以反应动物的空间参考记忆能力。也可以通过记录动物重复进入错误的洞口数来测量动物的工作记忆。

巴恩斯迷宫实验方法及注意事项，可参考这2篇文章：

穿梭实验（主被动回避）

穿梭实验视频分析系统(Shuttle box system)是定量测定动物行为学改变，属于经典的联合型学习条件反射，动物通过学习能回避有害的刺激。底部为不锈钢栅，使用电流加非条件刺激，电击动物足底。顶部配置有噪声发生器，用来产生条件刺激。条件刺激数秒钟后电击。若在铃声刺激安全间隔期内大鼠逃向安全区则为主动回避反应；如果在条件刺激安全间隔期内大鼠未逃向安全区，则通以交流电击后逃向安全区的为被动回避反应阳性，否则为主动、被动回避反应阴性，此为一个循环周期。经过反复训练后，只给条件刺激，大鼠即逃到对侧安全区以逃避电击，此即形成了条件反射或称主动回避反应，计算机自动控制系统可记录相关的动物行动参数。主动回避时间是指动物接受条件刺激的时间长短，该值越短，说明动物主动回避反应越迅速，学习记忆能力越强。

穿梭箱实验方法与注意事项，可以参考：

避暗实验（被动回避）

避暗实验利用小鼠或大鼠具有趋暗避明的习性设计的装置，一半是暗室，一半是明室，中间有一小洞相连。暗室底部铺有通电的铜栅。动物进入暗室即受到电击。本实验简单易行，反应箱越多，同时训练的动物越多。以潜伏期、错误次数为指标，动物的差异性比较小。对记忆过程特别是记忆再现有较高的敏感度。

避暗实验方法，请参考：

跳台实验

跳台测试在一个开阔的空间，动物大部分时间都在边缘与角落里活动。在方形空间中心设置一个高的平台，底部铺以铜栅，铜栅通电。当把动物放在平台上时，它几乎立即跳下平台，并向四周进行探索。如果动物跳下平台时受到电击，其正常反应是跳回平台以躲避伤害性刺激。多数动物可能再次或多次跳至铜栅上，受到电击后又迅速跳回平台。

跳台实验测试方法及注意事项，可以参考这篇文章：

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情绪行为类

情绪行为是一种瞬时变化的心理与生理现象，反映了机体对不断变化的环境所采取的适应模式。从心理学的层面来说，情绪是对客观事物的态度体 验和行为反应，为人和动物所共有，主要包括抑郁、 焦虑、恐惧三类行为。由于动物的情绪体验难以用 语言表达，行为实验是其主要的评价方法。

抑郁行为实验方法主要包括获得性无助、强迫游泳、悬尾、 糖水偏爱、新奇物体探索、旷场等；焦虑行为实验方法主要有高架十字迷宫、旷场、明暗箱、新奇环境摄食抑制、饮水冲突实验等。

高架十字迷宫

高架十字迷宫（the elevated plus maze,EPM）是评价啮齿类动物焦虑反应的实验方法 , 相较伤害性刺激所致小鼠焦虑行为检测（如电刺激 、 噪声刺激 、 饮食剥夺和暴露在捕食者气味等）, 该实验具有操作简单的优点 , 能直观反映小鼠的条件应答 。EPM实验是在高架Y型迷宫的基础上发展而来的 。EPM由开臂（open arms和闭臂（closed arms）各两条组成 , 呈十字形交叉 , 交义部分为中央区 , 距地面有一定高度 。其原理是由于面对新事物开臂 小鼠会产生好奇心去探究 , 而它们有嗜暗的天性（闭臂）, 两者之间发生探究与回避的冲突行为，产生焦虑心理。整个迷宫距离地面的高度相当于人类站在悬崖边，易导致动物产生恐惧不安的心理。可以通过对比小鼠在开臂和闭臂内的滞留时间和路程来评价小鼠的焦虑行为。

高架十字迷宫实验测试方法及注意事项，可以参考知乎这篇文章：

实验步骤

1、实验之前，一定要确保高架十字迷宫整个装置的清洁。这个步骤不仅仅是要求当天的首次实验，更加侧重于每一次动物实验完成后的清洁除味工作，一定要去除上一只动物在宫体内遗留下来的尿液、粪便等，尽可能创造一个清洁、无味道的理想试验环境。同时，实验员需要记录动物的编号、日期、状态等信息；实验动物提前运送到行为学实验室专用临时笼架 ,适应环境至少3H左右, 减少动物紧张。

2、将实验动物（大鼠或者小鼠）从饲养笼中取出，实验动物尽量背向实验员，将动物轻轻放在仪器宫体的中央区域，动物面向开臂，然后实验员迅速安静的离开；

3、打开VisuTrack动物行为分析软件，跟踪动物在高架十字迷宫仪器内的轨迹运动，自动计算指标，通常实验时长为5min；

4、实验结束后，取出实验动物，放入饲养笼，做好实验完成动物的标记信息，同时，用酒精和纸巾清洁迷宫。

强迫游泳实验

强迫游泳实验（Forced Swimming Test, FST）系统主要用于抗抑郁、镇静以及止痛类药物的研究。该系统适用于大鼠、小鼠或其他实验室动物，通过将实验动物置于一个局限的环境中（如水中），动物在该环境中拼命挣扎试图逃跑又无法逃脱，从而提供了一个无可回避的压迫环境，一段时间的实验后，动物即表现出典型的“不动状态”，反映了一种被称之为“行为绝望状态”，记录处于该环境的动物产生绝望的不动状态过程中的一系列参数。该系统使用摄像头对实验过程录像并用相应软件对图像进行跟踪分析，减少人为操作，数据客观。强迫游泳的抑郁症动物模型，是研究人类抑郁症药理学及其发病机理、筛选观察抗抑郁药物研究中可靠的实验模型，其主要的特点是药物作用的高度特异性，该实验能够很好的将抗抑郁药物与强安定和抗焦虑药加以区别，而且大多数抗抑郁药所产生的效应与临床效价显著相关，这已为广大学者所接受。

强迫游泳实验方法及注意事项，请参考：

应用软件名称：VisuTrack软件（上海欣软）

悬尾实验

悬尾实验（Tail suspension test, TST）是一种经典而又能快速评价抗抑郁药物、兴奋药物、镇静药物药效的方法。其原理是利用小鼠悬尾后企图逃脱但又无法逃脱，从而放弃挣扎，进入特有的抑郁不动状态，实验过程中记录动物不动时间来反映抑郁状态，抗抑郁药物、兴奋药物能明显地缩短改变其状态。

将实验动物的尾部进行固定，使其头部向下悬挂，动物在该环境中挣扎，企图摆脱该困境，在经过努力仍无法摆脱后，出现间断性不动，显示“行为绝望”状态。动物在该环境中拼命挣扎试图逃跑又无法逃脱，从而提供了一个无可回避的压迫环境，一段时间的实验后，记录处于该环境的动物产生绝望的不动状态过程中的一系列参数，动物的表现出的这种典型的“不动状态”，反映了一种被称之为“行为绝望状态”，这种行为绝望模型类似，而且对绝大多数抗抑郁药wu敏感，而且其药效与临床药效显著相关，所以被广泛用。

悬尾实验方法和注意事项，可参考：

新物体识别实验

该实验是利用动物先天对新物体有探索倾向的原理而建立的学习记忆测试方法。该方法具有让老鼠在自由活动状态下进行学习记忆测试的特点，能更近似地模拟人类的学习记忆行为。同时，通过新物体（形状、大小等）的灵活变换该实验还允许测试动物长期或短期记忆机制的形成以及急药物在特定阶段的记忆形成的影响评判。

实验方法

两个物体在同一环境中
有A，B，C三个物体，其中A，B物体一样，C物体与A，B物体不同。
1. 购买的大鼠放在饲养笼中先适应5-7天。
2. 在进行训练和测试前3天，每天抚摸实验大鼠1min，避免刺激大鼠，使其消除与测试者的陌生感。
3. 在进行测试或训练前24小时，将动物放在测试的房间内，适应测试环境。
4. 开始训练，如下图1所示，将A，B两个物体放在一侧壁的左右两端，大鼠背朝两物体放入场地内，并且大鼠鼻尖距离两物的长度要一致。大鼠放入10min，放入后立即开启录像设备，实验者立即离开测试房间，记录大鼠与这两个物体接触的情况，包括鼻子或嘴巴触及物体的次数和距离物体2-3cm范围内探究的时间（前爪搭在物体上、鼻子嗅物体、舔物体等均属探究物体，摆个架势或爬到物体上不动不能算是对新物体的探究）。
5. 10min结束后，立即将大鼠放回原来饲养的鼠盒内，待大鼠休息1小时后再进行测试（此期间大鼠仍呆在测试房间内）。也可在24小时后再进行测试可根据实验需要自行调整。
6. 待大鼠休息1小时后开始测试，这时将场地内的B物体换作C物体，仍将大鼠背向两物体，鼻尖据两物体距离相同，如下图2所示，观察2-5min时间，同样用录像设备录像，观察者离开测试房间，观察指标同第4步。
主要观察大鼠对C物体的探究情况。
7.待全部实验结束将大鼠送回原来的饲养房中。

新物体识别实验详细测试方法与注意事项，可以参考：

应用软件：VisuTrack软件（上海欣软）

旷场实验

旷场实验(open field test)又称敞箱实验，是评价实验动物在新奇环境中自主行为、探究行为与紧张度的一种方法。以实验动物在新奇环境之中某些行为的发生频率和持续时间等，反映实验动物在陌生环境中的自主行为与探究行为。

实验方法

(1)实验室保持安静通风，室内暗光。

(2)实验开始前确认箱子是否清洁、无味道，以免上次动物余留的信息(如动物的大便、小便、气味)影响下次测试结果。

(3)实验前，动物在测定房间中适应10min以上。

(4)实验时将大鼠置于实验箱中央格内，观察并记录其在中央格内的停留时间或潜伏期、穿格数、站立数、尿便次数、运动速度、运动距离、休息时间、沿边运动距离、中央运动距离等。观察时间为5min。

(5)清洗方箱内壁及底面，以免上次动物余留的信息(如动物的尿、小便、气味)影响下次测试结果。

新奇抑制摄食实验

于造模结束后第2天开始实验。新奇抑制摄食实验总共分2 天：第一天为适应期，给药后1 h，将动物放入方形敞箱(42 cm × 31 cm ×20 cm，长 × 宽 × 高) 适应10 min。在动物禁食(不禁水)24 h 后进行新奇抑制摄食实验检测，在敞箱中心放一食丸，将动物背对食丸放入，保持每次同一位置、同一方向，使用VisuTrack动物行为分析软件（上海欣软）自动观察记录动物自放入笼中至首次摄取食物的时间( 即摄食潜伏期)，每次5 min，以动物开始咬食食丸为摄食标准。

糖水偏爱实验

于造模结束后第1 天开始实验( 造模前进行糖水偏爱训练)。糖水偏爱实验分为训练期( 适应期) 及测试期。训练期内，给予动物一瓶蔗糖糖水(2%) 和一瓶纯水，动物自由饮水，让小鼠适应含糖饮水。动物禁食( 不禁水)8h 后进行动物的糖水/ 纯水消耗实验测试(15h)，根据动物糖水、纯水摄入量计算动物的糖水偏爱指数( 糖水偏爱指数= 糖水消耗/ 总液体消耗×100 %)。本实验进行2次糖水偏爱实验。造模前进行糖水偏爱训练及基线测试，根据结果，将动物分组。应激结束后，再进行一次糖水偏爱测试，以评价CUMS 模型快感缺失的症状。

糖水偏好实验测试方法及注意事项，请参考知乎这篇文章：

饮水冲突实验（Vogel Test）

饮水冲突实验系统是检测动物焦虑严重度的设备，1971年，沃格尔（Vogelts）等人首创饮水电击冲突实验模型。Vogelts饮水冲突实验揭示焦虑与饮水冲突存在特殊关系。Vogel＇s饮水冲突模型(Vogel＇s drinking conflict test)是一种条件反射焦虑模型，主要利用禁水动物对水的渴求心理与饮水时受到电激的恐惧心理之间的矛盾冲突，有焦虑情绪的动物舔水次数和被电击次数明显减少。

应用软件：SuperVogel软件（型号：XR-XY210，上海欣软）

Light/dark box（黑白箱实验）

在明暗箱中，小鼠或大鼠喜欢在暗箱活动，但动物的探究习性促使其试图去探究明箱。然而，明箱的亮光刺激又抑制动物在明箱的探究活动。抗焦虑药可解除这种抑制作用。

黑白箱包含一个黑箱和一个相同尺寸的白箱，黑白箱之间留有一小门。用75%酒精擦拭黑白箱，晾干后将小鼠小心放置在白箱中间，抽去黑箱和白箱中间的小门，让小鼠自由探索，对小鼠的行为轨迹进行录像5分钟，结束后将小鼠放回笼盒中。

明暗箱（黑白箱）实验方法及注意事项，可以参考：

获得性无助实验

获得性无助实验是指当大鼠接受连续无法控 制或预知的厌恶性刺激(电击)后，将其放在可以逃避电击的环境中时，呈现出的逃避行为欠缺的现 象，同时还伴有体重减轻、运动性活动减少、攻击性 降低等行为改变 。该实验是评价抑郁行为一种 比较理想的实验方法 ，可广泛应用于抑郁发病机 制研究，以及新药、保健产品研发，在军事医学中也具有重要应用价值。

学习无助箱由透明的（或者黑色）有机玻璃制成一个有盖的30cm*30cm*40cm的笼子，笼底由不锈钢栅（1.5 cm 间隔）制成，侧壁及顶盖上均有通气孔。笼底的不锈钢栅可通电流，电流由发放命令的控制盒控制，一般发放的电流强度为0.8mA，持续1-15s，每1min 15s给一次点击(电击持续时间和间隔时间均为随机性的)。

学习无助实验的造模方法与指标评价，可以参考：

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运动功能行为

VisuGait动物步态分析实验

动物步态分析系统主要用于评价神经创伤、神经性萎缩、神经疾病、以及疼痛症状群的动物模型。通过步态分析，了解神经源性疾病发展过程、评价治疗方法的效果和筛选治疗药物。例如：帕金森氏症导致肢体动作僵硬和协调性降低。步态分析系统通过测量动物模型中的脚间距离、摆动时相、支撑方式和正常步序比等参数评估运动协调性。

动物步态的研究领域也非常广泛，很多课题实验都需要开展这个实验，他的应用范围包括帕金森、脊髓损伤、神经性疼痛、关节炎、运动失调、脑损伤、神经肌肉以及骨骼肌肉等相关课题。

动物步态分析系统（VisuGait）是一个完整的步态分析系统，可用于定量评估大小鼠的脚步和运动。该软件是评估自发行走啮齿动物运动障碍和疼痛引起到的步态调整的可靠研究工具。

VisuGait动物步态效果展示：

VisuTread动物被动步态分析

上海欣软推出VisuTread被动步态分析系统作为第一代动物步态分析系统，在神经损伤及骨骼肌疾病的研究中得到广泛的应用。但使用的过程中，研究人员发现，经过疾病模型造模后的动物都存在不愿行走的问题，使得实验过程变得漫长而繁琐。

为解决这个问题，上海欣软推出VisuTread被动步态分析系统。产品使用了配备透明跑道的跑步机，将动物放置在透明跑道上，同时使用高速CCD在跑道下方采集动物足迹视频。通过对足迹视频的分析，得到动物步态的各项参数。通过跑道以被动的方式运动使得实验进程得到大幅提升。

VisuTread动物被动步态分析效果展示，可以参考：

大小鼠转棒

转棒实验提供了一种检测啮齿类动物运动功能的方便方法。中枢神经系统疾病或损坏以及药物对运动协调功能和疲劳的影响可以通过测量动物在滚筒上行走的持续时间检测评定。

该仪器可做疲劳实验，骨骼肌松驰实验、中枢神经抑制实验，以及其它需用运动方式检测药物作用的实验，如毒性对运动能力的影响，体内某种物质缺乏对运动能力的影响，心脑血管药物对运动能力的影响等等，可多方向的开发利用该仪器基本原理和基本功能。

动物跑台（动物跑步机）

XR-PT-10B型小动物跑步机（动物实验跑台），适用于大、小鼠;仅一台仪器即可实现大、小鼠通用。所有参数设置均在仪器上的触摸屏上完成，方便快捷。触屏还能够监测实验进度，显示实验结果，方便实时观察数据，修正实验。

小动物跑步机的速度设定范围在1-60m/min，精度1mm/min，有匀速模式、加速模式、定角度坡道模式可选。跑道可手动倾斜，0-45°。仪器可自动检测跑步速度、距离与相对距离。小动物跑步机的另一大特色在于电击网格。当需要进行厌恶刺激时，可对动物进行电击，电击范围0-5mA，精度0.1mA。

配有软件专门用于设计实验方案及管理实验数据。

平衡木测试

平衡木实验用于检测小鼠平衡能力、肌力以及运动协调力。平衡木的形状主要分为长形和方形，以方形居多，平衡木常用尺寸为长1m，直径17mm的圆形平衡木或者长1m，宽度14mm的方形平衡木。平衡木一侧放置在黑色方盒内，将小鼠放置在平衡木另一侧。记录小鼠在60s内通过平衡木进入黑色方盒内的时间和打滑次数。实验分为训练期和测试期，为期3天。

实验步骤

训练期：第1天，釆用平衡木，使小鼠通过方形平衡木进入小暗盒。每只小鼠训练3次，每次间隔2小时。

第2天重复第1天相同的步骤。

测试期：第3天为测试阶段，使其通过平衡木到达小暗盒，记录到达暗盒的时间和打滑次数，若未能到达小木盒时间记录为60s。

自主活动轮

小动物自主活动转轮系统是由动物本身自发运动来推动跑轮转动。在这种构型中，笼内动物长期活动的信息，如跑轮转动方向、转数、累计总行程等，能够使用编码器进行长度计记录。

自主跑轮是啮齿类动物自主运动装置，它由转轮组件、笼体、以及转动方向速度传感器组成。它是研究动物生活节律实验必备工具。

抓力测定仪

抓力测试仪用于测量大鼠或小鼠前肢的抓力。可评价药效作用、肌肉弛缓剂、疾病、衰老和神经损伤对肌力的影响。

动物放置于抓竿的前方，动物在非本意的向后移动时会本能地抓住物体以阻止后退，直到拉力超过他们的抓力。

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疼痛炎症行为类

神经病理性疼痛是指由外伤或疾病所导致的周围或中枢神经系统损伤而产生的疼痛 ,原发损伤往往已痊愈, 并无可见的组织损伤。疼痛常在损伤后一段时间内发生 ,为发作性疼痛, 并伴有感觉异常, 患者常经历自发痛、痛觉异常等非伤害性刺激引起强烈疼痛或因痛觉过敏 等弱的伤害性刺激引起长时间的强烈疼痛 。

由于无法直接定量评估动物的自发痛,故当动物出现保护行为、后爪悬空 、自发性缩足、探索行为的改变、重心位置改变和自噬时,均提示动物已出现自发痛。此外 ,热或机械刺激诱发疼痛的测痛方法应用于正常动物的镇痛药效评估 ,刺激方式属于伤害性方式。神经病理性疼痛患者临床上有异常诱发疼痛现象, 即触痛觉超敏 和热痛觉过敏,这些表现用热或机械测痛法在动物模型中均可观察到, 从而使热和机械测痛法成为定量衡量疼痛的较好检测方式。

热板镇痛法

1. 实验前预筛选：以小鼠为例，取若干只小鼠，实验前２４ｈ腹部去毛，将小鼠逐只置于(55.0±0.5)℃热板仪上，测定记录小鼠的痛阈值，以舔后足为痛觉指标，挑选痛阈值为5~30ｓ的小鼠进行实验。

2. 给药前痛阈值的测定：将筛选出的小鼠逐只置于热板仪上，各测２次痛阈（间隔10min），取平均值作为小鼠基础痛阈即给药前的正常痛阈值。

3. 给药后痛阈值的测定：在服用镇痛或麻醉药物后，测量小鼠在热盘上舔爪的平均时间，该时间对应的是小鼠服用药物后对热刺激的反应，作为给药后痛阈值。若小鼠在热板仪上60s内仍无痛觉反应，立即取出按60s计算并统计给药前后的痛阈值。

4.痛阈提高的百分率：对两组时间值的比较，评估镇痛或麻醉药物的效果。

计算方式：痛阈提高的百分率＝［（给药后的痛阈－基础痛阈）／基础痛阈］×100%。

足底热辐射法

建议采用上海欣软XR1800型足底热刺刺痛仪进行实验

采用足底试验评估后爪的热痛阈值，步骤简述如下：动物放入单独的有机玻璃盒组成的装置中；红外辐射热源（４０Ｗ）放置在后爪足底表面的中部。切断时间设定为20ｓ，以防止动物组织损伤，对每只小鼠的后爪进行三次检测。间隔５分钟，共测３次。

热辐射甩尾实验

建议采用上海欣软XR-SW701型鼠尾光照测痛仪（甩尾仪）进行实验

利用一种被称为鼠尾测痛仪的热辐射刺激仪器，分别测定对照组小白鼠和试验组小白鼠的热甩尾潜伏期。使用仪器前要先预热，设置温度为40w，待温度稳定在40w时将小白鼠固定好，将其尾部置于鼠尾测痛仪上的指定位置，小白鼠尾部感觉疼痛时会立即甩尾，仪器自动记录小白鼠甩尾时间。

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神经精神行为类

动物神经精神类实验主要有条件性恐惧实验、前抑制脉冲实验（PPI）等。

前抑制脉冲实验（PPI）

上海欣软提供的听觉惊跳反射系统（也叫震惊条件反射系统）通过重力传感器探测实验动物的全身抖动反应。随着声音刺激的产生和增强，动物主要肌群出现收缩和舒张。抗焦虑的药物使这种反应减弱、幅度降低，致焦虑剂则相反。惊跳反射前抑制(prepulse inhibition, PPI)是最常用的应用之一。PPI 是指在惊跳刺激前适当时间(因此称为前刺激)给予一个一定时程和强度的刺激(即不能引起惊跳反射的刺激)抑制惊跳反射，使惊跳反应幅度减小，潜伏期延长的现象。PPI 测试可用于观察听觉系统对前刺激处理的能力。

应用软件：VisuStartle 软件（上海欣软），在线咨询

实验方法

同时用 4 个经过校准的箱式前脉 冲抑制测试仪进行测试。每个测试箱内有一个可 以放置小鼠的透明有机玻璃方盒， 与测试动物反应的动力传感器连接。测试箱隔音避光，顶部内置 扬声器， 用以产生背景声音和不同声强的声音刺 激，实验时尽量保持环境安静。通过扬声器给予声 音刺激，包括震惊刺激（120 dB）和较弱的前脉冲刺激（74 dB、78 dB 或 86 dB），小鼠对这些突然的听觉刺激会做出全身肌肉屈曲伸直的反射， 在行为上表现为惊跳， 用动力传感器记录惊跳的反应幅度。

PPI实验程序包括适应期、Block1~3等4个阶段，以及3种不同强度的前脉冲刺激模式。

适应期 小鼠在背景噪声为62dB的测试箱中适应5min以减小背景噪音对结果的干扰。

Block 1 阶段为120dB的震惊刺激，共10次。

Block 2 阶段包括 6 种模式：

①仅 62 dB 背景噪声；

②仅 120 dB 震惊刺激；

③仅 74 dB、78 dB 或 86 dB 的前脉冲 刺激；

④~⑥74 dB、78 dB、86 dB 前脉冲刺激及间 隔 100 ms 的 120 dB 震惊刺激。共 40 次震惊刺 激，用于检测小鼠的 PPI 强度。6种模式以伪随机 的形式出现，以保证只有前脉冲的模式（模式③） 每 6 次出现1次， 相邻模式之间间隔10~20 s。

Block 3阶段同Block 1，用于与 Block 1 对比分析小鼠是否在实验中产生适应性。采集惊跳的反应幅度数据后， 采用上海欣软VisuStartle震惊反射实验软件进行处理 和分析 。用前脉冲抑制效率 （PPI％）表示 PPI 的强度，PPI％=（震惊刺激的反应 幅度－前脉冲联合震惊刺激的反应幅度）÷震惊刺 激的反应幅度×100%， 其中震惊刺激的反应幅度为Block1中仅在震惊刺激条件下所诱发的反应幅度均值， 前脉冲联合震惊刺激的反应幅度为 Block2中某一强度前脉冲刺激强度联合震惊刺激 条件下所诱发的反应幅度均值。

条件性恐惧实验

条件性恐惧实验系统（场景恐惧系统）用于小型啮齿类动物（大、小鼠）环境相关条件性恐惧实验研究。啮齿类动物在恐惧时会表现出特有的不动状态（ Freezing ），动物在这种情况下倾向于保持静止不动的防御姿势。抗抑郁药和抗中枢兴奋药可以明显缩短不动状态持续的时间。

实验过程中，实验对象被给与一个声音信号（条件刺激），随后给予电击（非条件）刺激。该训练称为条件性训练，训练结束后实验动物进行声音信号或环境联系性实验。一般情况下啮齿类动物对相应的环境和不同环境下同样的声音信号都会做出明显的条件性恐惧反应，如静止不动。这种测试可以在训练结束后立刻或几天后进行可以提供在条件信号影响下短期和长期记忆的信息。

应用软件：VisuFcs 软件（上海欣软）

实验方法

分为训练和测试两阶段

（一）训练阶段（第一天）

1、调试仪器，以确保格栅地板有电流刺激，扩音器有声音刺激，并分别记录电流强度和声音强度（分贝）。

2、将大鼠放入条件恐惧箱2min（A相），记录这最初2min内动物的凝滞（freezing）时间作基线。

3、接着加入条件声音，80Db,30s(B相)。

4、紧接着再给予电击，0.35mA，2s（C相），完成一轮训练。如需要多轮训练，则重复A、B、C三相训练即可。

5、记录整个训练阶段动物凝滞时间（s），用以测量动物的非条件恐惧（unconditioned fear）。

6、将大鼠移开操作箱。用70%的酒精或4%醋酸溶液彻底清洁操作箱，以备进行下一批动物的训练。

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社会行为类

三箱社会交互实验

三箱社会交互实验( Three Chamber Social Test) 检测被用于评估小鼠社会性，主要是观察实验小鼠与陌生小鼠 (非同窝小鼠，年龄 6～14 周，性别相同)和无小鼠笼具之间探索和接触的差异总时间， 社会性强的小鼠会花更长时间探索装有小鼠的笼具附近，表现为正常的社交能力; 相反，则反映出其社交能力受损。

实验在三箱【Mice：（20+20+20）cm长 * 40 cm宽 * 22 cm高。Rat：（40+40+40）cm长 * 40 cm 宽 * 40cm 高】中进行。由三个相连的无盖箱体连接而成，在两端箱体左右对称放置带栅栏的罩子，分别罩住新奇物体和陌生小鼠，罩子的间隙允许小鼠间进行嗅觉、视觉、听觉和一些触觉接触，同时防止侵略行为和性接触行为发生，确保行为发动方为实验鼠，确保实验鼠主动性社会接触的纯粹性。同样，这一行为测试可以重复测试相同的小鼠，从而评估发育的轨迹。

三箱社交行为实验方法及注意事项，可以参考这篇文章：

钻管实验（社会地位支配实验）

社会支配实验（social dominance tube test）：是用来测试动物（小鼠、大鼠）在社会群体中占据支配地位或受支配地位的一种动物行为学实验方法。社会等级实验，俗称钻管实验，是目前公认的社会等级评估实验，通常状况下社会等级高的动物会占领Tube，将正面过来的动物推出Tube，从而体现出社会等级高的优越性；可选择搭配光遗传设备使用，激活社会等级低动物的特定脑区，结果很有可能反转，因此社会支配实验（social dominance tube test）是个非常有意义并且有意思的实验。

上海欣软VisuTube软件利用自研的智能图像识别算法，它区别于传统的轨迹跟踪算法，智能图像识别算法对动物的整体形态进行分类，将所有的分类进行特征提取，形成完整的数据后台，特征提取的判断速度是毫秒级别，正式实验的时候每一帧图片与数据库里面的特征进行对比，实时的数据就此产生。

VisuTube动物钻管实验分析系统实验效果展示：

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视觉行为类

OptoTrack动物视动反应实验

OptoTrack小动物视觉检测系统通过四块屏幕建立一个虚拟的刺激空间，动物站立在箱体中间的平台，系统实时追踪动物的头部相对于给予的视觉刺激后的运动，并且自动客观的量化OMR检测结果。啮齿类动物的视网膜解剖结构无黄斑中心凹，故锁定其看到的目标能力十分有限，容易引起啮齿类动物的代偿性眼球运动或头部运动。通过视觉刺激诱发的头部运动行为的视动反应（optomotor response, OMR），可用于检测动物的视觉系统功能；且实验者无需经过专门的培训即可实验，全自动化的记录和分析数据能够节省大量的时间和成本。

实验指标

1、全新单独设计的头部识别算法，热成像方式稳定跟踪；

2、可设置黑白相间条纹模式：方波、正弦波；

3、条纹转向可以自由定义：顺时针、逆时针；

4、条纹空间频率可调；

5、可定义条纹的转动速度、亮度以及对比度等；

6、实验可以设计多个pattern的经典范式，并将若干pattern按规则排列或随机排列；

7、系统自动生成动物视动反应热图、随动速度归一化图；

8、软件实时显示小动物的头部随动状态图；

9、动物正向随动时间、逆向随动时间、OMR值、有效pattern次数等

VisualWaterTask视觉梯形水迷宫

目前，评估小鼠和大鼠的视觉能力的方法是要通过确定视网膜的采样颗粒，通过电生理学，视觉诱发电位或解剖学方式评估鼠类啮齿动物的视觉能力。然而，仅靠这些方法并不能准确地量化视觉功能。由于其侵入性，它们还排除了正常视觉发育的纵向测量以及对操作后功能恢复的时程的研究。行为技术再加上动物自身已建立的心理-身体程序，提供了一种最佳的方法来量化视觉功能并规避这些问题。

针对于小鼠和大鼠视力的行为评估，我们开发了一种基于计算机视觉识别技术可以快速确定啮齿类动物视敏度的装置。在装有浅水的梯形水槽的宽端，放置两块显示器，在两个显示器之一上随机显示一个光栅。前期对动物进行训练，并以固定的距离使其朝着屏幕游泳到显示光栅的屏幕区域，然后逃到隐藏在其下方的水下平台。老鼠都很快学会了这项任务。这里描述的任务的基本原理是利用动物将正弦波光栅与逃逸水相关联的能力作为其敏锐度的指标。首先必须对动物进行训练，以使其能够以较高的可靠性将低空间频率的正弦波光栅与均匀的灰色区分开，然后才能在较高的空间频率上评估这种能力的极限。

基本设备由一个梯形的池组成，池的一端并排放置了两个计算机控制的监视器。分隔线的长度决定了选择点和有效空间频率。水池中充满温热（22°C）的水，深度为15厘米。

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条件反射操作行为类

大小鼠五孔注意力测试

大小鼠五孔注意力测试（5-CSRTT）是测量大鼠视觉注意过程的一种经典实验方法。这种范式要求受试者在大量试验中，在五个空间位置中的一个位置，以随机顺序检测短暂的闪光。为了完成这项任务，这些动物每天接受B30-40次训练，在此期间，它们逐渐学会在一定时间内对适当的光圈做出反应。如果他们没有回应，在错误的洞或不适当的时间回应，短时间的黑暗(超时)将被视为惩罚，不会给予奖励。

5-CSRTT提供了测试各种神经、药理学和行为操作对离散和稍微独立的行为控制措施的影响的可能性，包括辨别的准确性、冲动性、持续反应和反应潜伏期。同时可选择搭配光遗传、在体多通道电生理、钙信号实验使用，做多维度的行为学实验。

大小鼠五孔注意力测试实验方法及注意事项，可以参考这篇文章：

大小鼠五孔注意力测试系统，型号：XR-XS128，上海欣软

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动物特定行为类（定制需求）

动物抓挠行为/瘙痒模型

痒是一种令人不愉快的躯体感觉，会引起人的抓挠欲望，严重影响患者生活质量。目前，痒觉的神经传递和调制机制尚不清楚。一系列神经生物学研究聚焦于揭示参与痒觉调控的神经环路，在这些研究过程中，一个必不可少的组成部分是实验动物痒行为的检查与分析。对动物痒行为而言，抓挠是一个非常特异的行为指标，可定量描述动物痒行为。目前的动物痒行为分析，主要通过人工录制视频、视频回放、人工计数动物抓挠次数的步骤，来定量分析动物痒行为。主要不足在于消耗大量人力与实践，且难以定量分析动物单次抓挠(痒)行为强度。

上海欣软信息科技有限公司自主开发的VisuScratch动物抓挠行为视频分析软件，型号：XR-XVS201，是一种基于自动化图像识别的动物痒行为人工智能分析系统，通过机器学习、图像识别技术、特征行为抓取算法共同实现动物抓挠行为的自动化、高准确率的分析。测试指标包括抓挠回合数、抓挠时长、抓挠次数、抓挠强度等。

VisuScratch动物抓挠行为视频分析软件 实验效果展示，可以参考：

系统特点：

• 客观地量化和评估抓挠行为。

• 实时分析可以显著减少分析时间和人力成本。

• 使用定制二次开发的图像算法摄像机，高精度测量分析。

• 缩略图功能便于直观的后续分析。

• 实验动物无压力环境（图像分析，使用不可见的近红外光）

• 不需要对动物进行预处理。

  （非侵入性）

• 消耗品基本上是不需要的。

  （我们建议根据测量时间使用保水凝胶）

• 可以连续记录和分析抓挠行为长达 24 小时。

• 可以选配输入输出功能，与光遗传、钙成像等第三方设备同步记录。

动物捕食行为

动物捕食行为引入多角度拍摄的原理，准确判定动物是否成功捕食。

上海欣软定制的捕食行为分析系统的效果视频，可私信我们获取。

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迷宫实验比较

通过比较五种迷宫的实验方法、注意事项、评价指标、应用特点以及优缺点，为更好利用迷宫实验评价大小鼠学习记忆能力提供参考。检索中国知网和PubMed，搜集Morris 水迷宫、Y迷宫、八臂迷宫、T迷宫、Barnes迷宫实验的相关文献，比较它们的实验方法、注意事项、评价指标、应用特点以及优缺点。结果发现Morris水迷宫实验的评价指标多，结果更可靠；Y迷宫操作简便，但电Y迷宫对动物影响大；八臂迷宫无水和电刺激，操作简便；T迷宫无水和电刺激，依靠动物探索天性完成任务；Barnes迷宫以光和声音刺激动物完成任务，局限性大。评价大小鼠空间学习和记忆能力时五种迷宫均适合，但 Morris水迷宫实验结果准确性更高。评价工作记忆能力时Morris水迷宫、Y迷宫、T迷宫、八臂迷宫均适合，但Y迷宫自主交替实验和T迷宫对动物应激小，结果更可靠。

更多详细的内容，可以参考这篇文章：

关于

上海欣软

上海欣软是一家集研发、生产、销售于一体的的高新技术企业，是专业的动物行为视频分析方案解决商。我司专注于动物神经科学与行为学产品的研究且致力于向高校、科研机构等领域提供实验室一体化方案，业务范围遍布全国上百家实验室。公司主营产品均为自主开发, 拥有100%核心技术，同时公司拥有数位动物行为学仪器行业从事10年以上的资深服务工程师，可为我们的产品提供全方案的售前及售后服务。我司开发的仪器设备都是科学研究所必备且不可替代的。

动物行为分析软件：

1、VisuTrack软件

2、SuperMaze软件

3、FishTrack斑马鱼分析软件

动物行为仪器：

1、自身给药、条件恐惧、斯金纳、震惊反射（PPI）、跑步机、各类经典迷宫等

2、动物抓挠分析仪、动物震颤行为分析仪、动物捕食行为分析仪

3、动物主动步态分析、动物被动步态分析、动物自由步态分析（内测中）

4、睡眠剥夺仪、体温维持仪、智能热板仪、转棒疲劳仪、鼠尾光照测痛仪等

神经电生理：

1、光遗传、无线光遗传

2、光纤记录系统（单通道、多通道）

3、电生理信号采集系统（脑电、肌电等）