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深度分析常见啮齿类动物行为学实验在抑郁症研究中的应用（1）

来源：萌宠菠菠乐园时间：2024-10-31 19:37

摘要：抑郁症是一种常见的精神疾患，在抑郁症的研究过程中，行为分析作为基本工具必不可少，我们可以在分子和细胞水平上获得的大量信息均需要通过动物行为予以充分验证。文章通过对啮齿类动物常用行为学实验进行梳理，对不同行为学实验使用目的进行了归纳，并对影响因素进行了分析，以促进行为学实验技术更好地在抑郁症研究中发挥作用。

关键词：抑郁症行为学啮齿类

抑郁症（depression）是一种常见的精神疾患，其特征包括悲伤、兴趣或欣快感缺失，有罪恶感或自我价值感低下，睡眠或食欲不振、疲倦、注意力不集中等，具有高发病率、高致残率、高复发率的特点。抑郁症发病率逐年上升，2007—2017 年间，全球抑郁症的患病率增加了近 13%，患病人数超过 3 亿人。世卫组织将抑郁症列为造成全球残疾的最大因素（2015 年，所有残疾人口的7.5％），抑郁也是自杀死亡的主要原因，每年全球自杀死亡人数接近800000人。抑郁症除了发病率逐年上升外，还具有高度复发的特点，可能会持续或反复发作，严重损害个人工作或日常生活的能力。有研究表明，抑郁症痊愈后的疾病复发率为50%~80%，其中 6 个月内的复发率约为 20%[3]。抑郁症不仅伤害到了人们的健康，还对世界经济带来了严重的后果。世界经济论坛的一份报告指出，抑郁症造成的经济损失约为 2.5万亿美元，预计到 2030年将超过6万亿美元。

由于对抑郁症及抗抑郁药物的主要研究部位是中枢神经系统，因此模式动物在研究过程中必不可少。常见的模式动物包括啮齿类动物、非人灵长类动物、斑马鱼和果蝇等。其中非人灵长类动物的大脑更像人类，所以更适合用作临床前的抑郁症研究。但由于非人灵长类动物饲养要求高、成本高，而啮齿类动物在结构、功能、代谢及疾病特点也与人类高度类似，且体型较小、性情温顺、易于饲养、繁殖周期短、便于实验操作及观察，因此对抑郁症的临床前研究首选啮齿类动物，其中涉及到抑郁症动物模型的啮齿类动物以小鼠和大鼠为主。

在抑郁症相关动物实验研究中，行为分析作为基本工具，在研究中必不可少，尽管研究人员在分子和细胞水平上获得大量信息，但这些信息均需要通过动物行为予以充分验证。

1、抑郁症研究中所用啮齿类动物行为学实验种类

由于抑郁症发病机制极为复杂，且除了单纯的抑郁症外，还有双向情感障碍症等不同分类，而且在临床观察中，往往发现抑郁症患者常伴有焦虑、失眠等情况。因此，抑郁症研究过程中，涉及了多种行为学检测技术[5]。与抑郁症直接相关的行为学监测指标，包括强迫游泳实验（forced swim test）、悬尾试验（tailsuspension test）等；与探究相关的实验包括开场实验（open field test）、Y迷宫实验（Y maze spontaneous altern）等；与焦虑相关的实验包括高架十字迷宫实验（elevat⁃ed plus maze）、高架 O 迷宫实验（elevated zero maze）、爬梯实验（staircase test）等。由于在建立动物模型时，啮齿类动物也会出现像患者一样的欣快感缺失，因此，检测行为学指标还包括和摄食相关的实验，如新奇抑制摄食实验（novelty suppressed feeding test）、蔗糖饮水试验（sucrose preference test）等。在近几年的抑郁症发病机制研究中，科学家们还发现，抑郁症患者通常患有学习记忆功能障碍。因此与学习记忆能力检测相关的行为学也会在抑郁症研究中用到，如经典的Mor⁃ris水迷宫实验（Morris water maze）、条件位置偏爱实验等（conditioned place preference）。下面，我们将对其中部分实验进行详细的介绍。

1.1 强迫游泳实验（forced swim test，FST）

强迫游泳实验是一个经典的抑郁状态评价实验。以小鼠为例，当小鼠被迫进入一个有限空间游泳时，开始是呈现奋力游泳，企图逃脱的状态，而很快就变成漂浮不动的状态，仅将口鼻露出水面进行呼吸，四肢偶尔滑动以保持身体不下沉，这种状态叫做不动状态，其本质是小鼠放弃了逃脱的希望，也称为行为绝望，抗抑郁药可显著减少动物的不动时间。

实验期间保持安静，光线无明显变化，室温保持在 20~25℃。该实验在装有 10cm水（23 + 2℃）的透明有机玻璃圆筒（30cm 高×18cm 直径）中进行。实验开始时将小鼠放入水中，持续时间为 6min，视频记录整个过程。在测试结束时，将动物从水中移出并放回笼中，双盲记录每只小鼠后4min的累积不动时间。

大小鼠强迫游泳实验系统，型号：XR-XQ202

1.2 开场实验（open field test，OFT）

开场实验是检测小鼠探索性的实验手段，以小鼠为例，实验用开场箱规格为50cm×50cm×35cm，划分出的中心场为25cm×25cm。实验期间保持安静，光线无变化，室温保持在20~25℃。实验时，每次将小鼠放置在开场箱正中央后立即利用动物轨迹行为分析系统采集 5min的小鼠运动轨迹。整体实验结束后通过软件计算出各只小鼠运动总距离（单位：cm）及中心场停留时间比率（单位：%）。当小鼠处于抑郁状态时，自主运动减少，表现为相同时间内移动总距离减少。而进入中心区域的总次数和总时间可以用来评价小鼠的焦虑样行为[7]，小鼠焦虑时进入中心场总次数和总时间均会有所降低，而在进行具有镇静作用的药物研究时，也会出现小鼠的自发运动减少。

大小鼠旷场实验箱，型号：XR-XZ301

1.3 高架十字迷宫实验（elevated plus-maze test，EPM）

高架十字迷宫实验利用了鼠类对新环境的探究心理，以小鼠为例，将小鼠放入迷宫后，小鼠会主动探究开臂，同时对高悬的敞开臂环境产生畏惧心理，而抗焦虑药会增进小鼠进入开臂的时间及百分比。

小鼠高架十字迷宫（EPM），由两个相对的敞开臂（openarms，35cm×6cm×30cm）和两个相对的闭臂（enclosedarms，35cm×6cm×30cm）组成，闭臂上部未封顶，迷宫中央为 6cm×6cm 的开阔部，迷宫离地面 50cm。实验于每天 13:00～18:00 安静环境下进行。给药后60min，将每只小鼠放入一个 60cm×60cm×35cm 塑料盒中，让其熟悉环境 5min 后再置于迷宫中央，记录5min 内小鼠分别进入开臂和闭臂的次数以及在两臂内的滞留时间，计算各组小鼠进入开臂的次数（openarmsentries，OE）和在开臂停留时间（open-armstime， OT）分别占进入各臂总次数和两臂停留总时间的百分比（OE%和OT%）。

大小鼠高架十字迷宫，型号：XR-XG201

1.4 爬梯实验（staircase test，ST）

爬梯同样是观察动物焦虑状态的一种检测手段。在小鼠爬梯实验中，小鼠站立是指小鼠出于警惕性，前爪腾空或（一只前爪或两只前爪）扒靠在爬梯内壁向上或向前嗅探，判断是否有危险的行为。小鼠爬梯次数可以判断其运动活力，爬梯是指小鼠在爬梯实验过程中，四肢均爬上一级台阶的情况，爬下一级不做计算。实验期间保持安静，光线无变化，室温保持在20~25℃，提前清洁及干燥透明爬梯，消除多余气味。实验开始时将 C57 小鼠头部朝向爬梯放置于最下层靠近内壁中间的位置，开始计时，记录每只小鼠的站立及爬梯次数[9]。

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