三箱社交行为评估系统 — 啮齿类动物社交认知及基因功能研究平台

三箱社交精细行为分析系统是用于一种基于啮齿类动物天然社交倾向的行为学范式，通过量化鼠对陌生个体与非生命物体的探索偏好，评估其社交能力、记忆及认知功能。广泛应用于神经精神类病研究、药品开发与评价、神经发育与基因功能等。

系统核心架构：从行为表型到机制解析的闭环设计

1. 标准化实验装置与多模态传感

• 三箱结构：亚克力材质，中间为中性过渡区，两侧隔间分别放置带孔金属刺激笼（直径7-10cm，允许气味/声音交互但阻断身体接触，避免攻击行为干扰）。
• 多模态数据采集
• 120帧/秒高清摄像：捕捉头部朝向（角度≤30°）、鼻尖距离（≤1cm）等微观行为，空间定位误差＜0.2mm；
• 超声波发声监测：同步记录50kHz社交愉悦超声（记忆正常鼠对新鼠发声频率＞15次/分钟，记忆受损鼠降低70%）（搜索结果1）；
• 红外轨迹追踪：生成三维运动热力图，量化跨箱切换频率（健康小鼠10分钟内平均切换8-12次，自闭症模型降至3-4次）。

2. AI驱动的精细化行为解码

• 动态行为分类算法：基于CNN+RNN模型自动区分“主动嗅探”（鼻部贴近笼体≤2cm伴胡须抖动）、“后肢站立”（持续≥1秒）、“社交回避”（社交区停留时间＜30%）等20余种亚表型。
• 跨品系基线校准：通过10万+标注视频训练，自动适应C57BL/6J（高社交活跃度）与BTBR（自闭症模型）等品系差异，新颖性指数判定准确率达92%（传统人工仅75%）。

核心评估指标体系与基因功能研究价值

1. 社交认知三维度指标

社交动机：社交偏好指数 =（社交侧时长-空白侧时长）/总时长（正常值0.3-0.7）；SHANK3基因敲除鼠该指数≤-0.3，提示社交动机缺失（非记忆问题）

社交记忆：新颖性指数 = 新陌生鼠探索时长/（新旧鼠总时长）×100%（正常＞55%）；APP/PS1转基因鼠2月龄时该指数降至52%，早于Morris水迷宫检测到的空间记忆损伤

社交决策：跨箱切换熵值（反映行为灵活性）；NMDA受体拮抗剂处理鼠熵值降低20%，揭示 glutamatergic通路对社交决策的调控作用

2. 基因功能研究的典型范式

• 自闭症模型（SHANK3 KO）
• 表现：社交新颖性指数正常（58%），但主动接触时长仅为对照组30%（社交动机障碍）；
• AI区分价值：通过“社交动机指数”与“新颖性指数”组合，排除记忆因素干扰，精准定位SHANK3在社交动机调控中的作用。
• 神经退行性模型（5×FAD）
• 早期（3月龄）表现为“社交识别延迟”（新鼠探索潜伏期延长2倍），晚期（6月龄）出现社交回避（社交区停留时间减少60%），为APP/PS1双转基因鼠提供分阶段行为学证据。

高通量与机制研究的技术突破

1. 多参数同步分析

• 单次实验可输出60+行为指标，包括：
• 微观动作：嗅探频次（正常鼠5次/分钟）、肢体不对称性（抑郁模型左后肢接触时长减少15%）；
• 生理关联：同步无线采集心率变异性（社交互动时LF/HF比值下降30%）。
• 云端数据整合：支持8箱并行实验，数据自动同步至云平台，生成“行为-基因-药物”关联分析报告。

2. 干扰因素排除机制

• 运动能力校准：通过旷场实验基线数据校正，排除运动障碍对社交行为的误判（如将总活动量＜50cm的个体排除）；
• 气味残留控制：75%酒精擦拭+UV灯照射双重清洁，确保每只动物测试环境一致性。

实验设计黄金标准与注意事项

1. 标准化流程

• 适应期：实验前7天12h光暗循环饲养，测试在暗周期（活跃期）进行，环境适应10分钟；
• 双阶段测试
• 社交趋近（陌生鼠vs空笼）评估基础社交动机；
• 社交新颖性（熟悉鼠vs新陌生鼠）检测记忆提取能力（间隔1小时测短期记忆，24小时测长期记忆）。

2. 基因研究特殊考量

• 品系选择：优先C57BL/6J（社交稳定），避免BALB/c（攻击性强）；
• 性别差异：雄性小鼠社交互动频次比雌性高20%-30%，需单独统计分析。

应用价值与前沿方向

该系统已成为“基因编辑模型社交表型鉴定”的金标准工具，例如在NRXN1缺失鼠中发现“社交新颖性指数正常但超声发声频率降低50%”，提示突触黏附分子对社交沟通而非记忆的调控作用。未来将结合光遗传学实时调控特定脑区（如内侧前额叶皮层），解析社交决策的神经环路动态机制。