AI动物行为学——高架十字迷宫的测试方案

介绍

AI大小鼠高架十字迷宫精细行为分析系统是一种广泛用于评估啮齿类动物（如大鼠、小鼠）焦虑样行为的经典行为学实验装置，其核心原理是利用动物对开放空间的探究欲望与对高处敞开环境的本能恐惧之间的冲突来量化焦虑水平。

1955年，K. C. Montgomery使用高架Y型迷宫（也见T型迷宫）观察了啮齿类动物的恐惧和焦虑诱发行为，其中一个选择臂被墙壁包围，另一个臂则没有墙壁。这些观察结果促使Handley和Mithani（1984）使用他们设计的高架十字迷宫来测试由恐惧驱动的行为。自其构想以来，该迷宫已被用于测试和验证研究化合物的致焦虑作用。高架十字迷宫还用于理解类似焦虑行为的基础生物学和机制。迷宫由四个臂组成，它们之间相隔90度角。迷宫的交替臂被封闭以形成保护区，而开放臂则形成焦虑空间。

仪器与设备

高架十字迷宫具有一个小的中间平台，四个臂从该平台向外辐射。这些臂彼此成90度角放置，通常长度为30至50厘米，宽度约为5至10厘米。仪器的尺寸可能会根据实验对象（如小鼠、大鼠或小型灵长类动物）的不同而有所变化。交替的臂被高高的墙壁包围，这些墙壁通常有开放的顶部。这些墙壁可以是不透明的或透明的。对于没有墙壁的臂，末端设有挡板和凸起的边缘，以确保老鼠在探索时不会从开放臂上掉下来。仪器地板的颜色应与老鼠的颜色形成对比。整个仪器被抬高至地面以上至少50厘米的高度。

为了避免迷宫中出现阴影，高架十字迷宫应从上方进行良好照明。适当的照明还可以确保老鼠能够看到食物奖励或其他线索。跟踪软件和摄像机可以辅助实时评分、跟踪和记录老鼠在迷宫内的活动。每次试验前后，清洁仪器，以限制前次试验残留刺激的影响。

优点：

广泛应用：高架十字迷宫是一种流行的行为测试方法，用于评估与焦虑相关的行为。它在动物模型研究中尤其受欢迎，这些模型为研究人类病症和障碍提供了宝贵的见解，并创建了一个可控的环境。

有 效性：高架十字迷宫已被证明是一种简单的工具，不仅用于评估焦虑及其相关障碍，还用于理解与学习、记忆缺陷相关的病，这些缺陷可能由损伤、遗传或年龄引起。

适应性：该迷宫可以轻松地根据研究需求进行调整。例如，可以添加门来隔离迷宫臂，或者改变封闭臂的位置，以研究不同的行为反应。此外，虚拟现实的引入使得人类也能在类似环境中进行测试，这进一步拓宽了它的应用范围。

虚拟环境：虚拟高架十字迷宫的出现，使得研究更加经济，并且不会对老鼠造成任何危险。通过虚拟环境，研究人员可以创建符合任何研究需求的环境，从而探索更广泛的行为模式。

多用途：除了评估焦虑外，该迷宫还可以轻松地适应于测试其他行为，如记忆和认知能力。

实验前的准备工作

高架十字迷宫用于评估焦虑和焦虑相关障碍。在此测试中，观察老鼠对开放空间的偏好，并将治 疗组或病组的表现与对照组进行比较。啮齿动物天生喜欢封闭或围合的空间，因为它们在那里感到安 全。因此，它们往往尽可能避免探索开放的臂，而选择封闭的臂。

接受抗焦虑的动物表现出较少的焦虑样行为，更有可能探索迷宫的开放臂。另一方面，接受焦虑诱导化合物的动物由于焦虑感增强，会在开放空间花费较少的时间，而在封闭臂中花费更多的时间进行探索。动物在任何一条臂上花费的时间都可以提供关于老鼠焦虑状态的信息。

由于该任务旨在测试老鼠对不熟悉迷宫的反应，因此迷宫不需要预先训练或重复试验。每次试验前，清洁设备，以避免残留刺激（如果有的话）的影响。

用高架十字迷宫评估焦虑状态

为确保结果的准确性，对每个老鼠的试验均以准确的方式进行。将老鼠带入其单独的饲养笼中进入测试室，以避免任的压力，并允许其适应（如果需要）。然后，将老鼠放在中间平台上，面朝远离实验者的开放臂。重要的是要确保所有老鼠在前面的试验中面对同一条臂。

动物一被放在中间平台上，实验就开始。允许老鼠在至少5分钟的设定时间内探索迷宫，并通过安装的摄像头记录其行为。收集进入开放臂和封闭臂的次数以及在每条臂上花费的时间的数据。只有当老鼠将其四只爪子都放在臂内时，才记录臂的进入次数。同时记录任何异常情况，如冻结或不动以及设备掉落等。