小鼠行为学实验

小鼠行为学实验均采用同窝对照原则，将实验组和对照组小鼠每组取 10 只左右进行实验，小鼠的饲养条件为：4-5 只同性别小鼠饲养于底部垫锯末碎屑的透明塑料箱，自由饮水和喂食，饲养室恒温（25±0.5℃）、恒湿（50-60%）、环境安静、通风、自动光照循环系统按照 12 h 白天-12 h 黑夜循环光照模式进行。

1. 糖水偏好实验（Sucrose preference test，SPT）

糖水偏好实验的原理在于啮齿类动物天生对甜食有强烈的欲望，当给它们提供可自由选择的分别含有蔗糖溶液和普通水的两个饮水装置时，它们会选择喝蔗糖溶液。当啮齿类动物处于抑郁状态时，它们不会倾向性去喝蔗糖溶液。因此检测动物对蔗糖溶液的偏好程度可作为评估动物快感缺失症状及抑郁程度的有用手段。

糖水偏好实验适应阶段:（每个笼的两个瓶子的位置应 12 h 更换一次，以避免放置偏好），一个瓶子装有糖水（1%（wt/vol）），一个瓶子装有常规水，适应 48 h，正常给鼠粮。

剥夺阶段：剥夺所有食物和水持续 24 h。

偏好测试：准备新鲜的蔗糖溶液（1%（wt/vol）），  将水瓶装满蔗糖溶液或普通水，称量重量。将新鲜蔗糖溶液（1%（wt/vol））和普通水放入鼠笼，以便随时饮用。12 h 后，将所有的瓶子从鼠笼中取出，重新称重并记录，这期间动物断食。

数据分析：按绝对量计算液体摄入量（分别计算蔗糖溶液和水摄入量）。用以下公式计算：糖水偏好指数 =（蔗糖摄入量/总摄入量）*100%。总摄入量是蔗糖溶液摄入量和常规水分摄入量的总和。快感缺乏被定义为在偏好测试中相对于对照组的蔗糖偏好比的降低。
2. 三箱实验（Three-chamber Test）

三箱实验原理是基于小鼠对新物件具有探索倾向的特性，可通过小鼠在实验第二阶段的三箱各区域的活动水平来反映其社交行为，主要表现为社交能力  （social ability）和社交新颖（social novelty）。测试箱使用不透明的有机材料盒（60 cm * 40 cm * 22 cm），用两个透明隔板将装置内部隔开，形成左、中、右三室（20 cm * 40 cm *22 cm），每个隔板在底部中心有一个长方形开口（5 cm * 7 cm）。圆柱形金属丝笼（直径 8 cm 的铅笔筒）用作无生命物体（object）或在笔筒中放置陌生小鼠。将装满水的圆柱形瓶子放在金属笔筒的顶部，以防止测试小鼠爬到笔筒的顶部或移动笔筒位置。箱子上方有视频录像装置。

此实验可以分为三部分：第一部分为适应阶段；第二部分为实验阶段一，社会归属和动机；第三部分为实验阶段二，新奇探索和记忆。每个部分完成后均需用 75% 酒精擦拭装置，避免交叉感染。

适应阶段：在第一个 10 min 的测试中，将测试小鼠放置在三箱单元的中心，其中两个空的笔筒位于左室和右室中。允许小鼠自由探索每个腔室，并记录小鼠在每个腔室中累计的时间。

阶段一：左右箱体内各放置一个相同材质的金属网笼，左边的金属笼内放置一只从未接触过测试小鼠且年龄和性别匹配的同种属小鼠，保证该小鼠实验前跟实验鼠分开饲养，没有接触过，命名为 stranger1，另一个金属笼为空（object）。将中间箱子的门打开，实验小鼠放入中间箱子的中央，释放小鼠的同时点击视频录制。此部分测试 10 min，记录小鼠在每个腔室中累计的时间。

阶段二：左右箱体内各放置一个相同材质的金属网笼，左边仍旧放置之前的 stranger 1，右边空置的网笼放入另外一只从未接触过测试小鼠且年龄和性别匹配的同种属小鼠 stranger 2。视频记录实验鼠在三个箱子内探索的时间，共测试 10 min。

实验过程中保证左右两边金属笼内小鼠能持久停留，无法逃跑或拖动金属笼。实验结束后，分别计算实验鼠在各阶段在左右箱子内所在时长。研究实验鼠对同类小鼠和无生命体的偏爱程度，以及实验鼠对熟悉小鼠和陌生小鼠的偏爱程度，以判断实验鼠的社会归属性和记忆能力。
 
3. 新事物识别（Novel Object Recognition，NOR）

新事物识别实验是一种利用啮齿类动物天生喜欢接近和探索新奇物体的本能来检测动物认知能力。实验测试箱为 40 cm* 40 cm *40 cm 无顶箱子，8 cm 高，3.2 cm 宽乐高积木两个，装满沙子的底面积为 25 cm2 细胞培养瓶两个。提前 2 天将小鼠的作息颠倒。实验分为三个阶段，分三天进行：适应阶段，熟悉阶段和测试阶段。

Day 1 适应阶段：将小鼠放在空箱中，头朝离实验者最近的一面，让其自由运动 5 分钟。实验结束后取出小鼠放回原来的笼子，用 75% 酒精清洁空箱，去除残留的气味，等待或加速酒精挥发后进行下一只小鼠的适应。

Day 2 熟悉阶段：24 h 后将两个相同的物体固定在距两箱壁各 5 cm 处。相同的物体（乐高积木或装有沙子的细胞培养瓶）已提前在不同的小鼠和不同组别中进行随机化。随后将小鼠放入空箱中，头朝两个相同物体相反的方向，让其在箱中自由运动。用秒表计时小鼠分别在两个物体上的探索时间，如果总探索时间达到 20s 或者实验时间达到 10 min，停止实验并记录此过程花费的时间。我们选择在小鼠嗅探物体或在观察物体同时欲触摸物体时（当鼻子与物体之间的距离小于 2 cm 时）对物体探测进行计时。爬上物体（除非小鼠嗅探它攀爬的物体）或咬物体不符合探索条件不计入探索时间。实验结束后取出小鼠，用 75% 酒精清洁空箱和物体，去除残留的气味，干燥后进行下一只小鼠的实验。
 
Day 3 实验阶段：每只小鼠标准时间小于 10 min，24 h 后，与熟悉阶段相似，将相同物体的一个换成另一个物体。新物体的位置（左或右）在不同小鼠和不同测试组中随机。用秒表计时小鼠分别在两个物体上的探索时间，如果总探索时间达到 20s 或者实验时间达到 10 min 需停止实验并记录此过程花费的时间。

实验后将小鼠和物体相继移出，并清洁物体与箱体，将数据录入，观察数据有无离群值。记录的时间以秒为单位。评价小鼠的精神认知记忆使用指标为 Discrimination Ratio（DR）公式如下： 其中，TN，TF 分别为小鼠探索新物体和探索熟悉物体的时间，对于熟悉阶段，各组小鼠对左右两物体的探索时间不应该有统计学差异。

4. 强迫游泳实验（Forced swimming test）

强迫游泳实验原理主要是让小鼠被迫在一个局限且无法逃脱的空间游泳，由于啮齿类动物先天对水厌恶，它们在水中会拼命挣扎游动，并试图逃离水环境，一段时间后，发现逃离无望时动物停止挣扎表现出「行为绝望」状态（漂浮不动状态）。小鼠强迫游泳实验以游泳的不动时间为主要指标检测动物的绝望行为，是抗抑郁药物初筛以及检测模型动物是否出现抑郁行为的常用检测实验。强迫游泳的测试缸为透明圆柱形（直径 15 cm，高 30 cm），测试之前，向缸内加入高 15 cm 的水，水温保持在 23-25℃，将实验小鼠放入测试缸内，视频记录 6 min，记录后面 4 min 小鼠不动的时间。
 
6. 悬尾实验（Tail suspension test）

悬尾实验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。将小鼠悬吊在离工作台 20-25 cm 的地方，用胶带将小鼠的尾部分后 1/3 固定在支架上，小鼠只有在被动地完全静止的情况下才被认为是不动的，在 6 min 的时间内，静止时间由一个对研究背景不了解的实验人员记录。
 
6. 水迷宫实验（Morris water maze）

通过对小鼠寻找平台所花费的时间进行统计分析，判断动物对于空间位置和方向的记忆能力。在圆形水池（直径 120 cm）中放置一个逃生平台（直径 10 cm ）。水池注入水并用染料将水进行染色，水温保持在  23±1℃，水迷宫东西南北方向自定义，一般定义为 S 在实验者方向，N 在实验者相反的方向，E 在右边，W 在左边，这样迷宫就分为 4 个象限，平台位于其中一个象限的中间。实验的平台可放在一个象限中进行所有的实验，或者平台在每一个象限中测试 1/4 的动物，后一种方法抵消了可能的象限效应。一名实验人员可以使用 8 种不同的平台位置。无论选择哪个象限，平台通常位于中心和墙壁的中间位置，尽管有时也会使用其他安排。为了防止形成起始位置与目标平台的产生长短距离，一般起始位置的选择不应选择平台所在的象限起始位置，例如目标是 SE，起始位置可选 N、W、NE、SW。

获得性训练：将小鼠头朝池壁放入水中，放入位置随机取东（E）、西（W）、南（S）、北（N）四个起始位置之一。记录动物找到水下平台的时间。在前几次训练中，如果这个时间超过 60s，则引导动物到平台或直接将动物放在平台上，让动物在平台上停留 15s。每只动物每天训练 4 次，实验之间的间隔 10-15s 到 5-15 min 都可以，训练 5 天（如 table 1，获得性训练的平台在 SW，逆转训练的平台在 NE），连续训练至小鼠找到平台的时间低于 15s。

探查训练：最后一次获得性训练结束后的第二天，将平台撤除，开始 60s 的探查训练。将动物由原先平台象限的对侧放入水中。记录动物在目标象限（原先放置平台的象限）所花的时间和进入该象限的次数，以此作为空间记忆的检测指标。

逆转训练：测定动物的工作记忆（working memory）。探查训练结束后的第二天，开始逆转训练。将平台放在原先平台所在象限的相反象限，方法与获得性训练相同。每天训练 4 次。每次记录找到平台的时间和游泳距离以及游泳速度。 

逆转探查训练：最后一次逆转训练的第二天进行，方法与上述探查训练类似；记录动物 60s 内动物在目标象限（平台第二次所在区） 所花时间和进入该区的次数。学习和记忆能力评估：记录测试小鼠在每个象限中花费的时间百分比、在训练过的平台位置上经过的次数、在未训练的象限中的相应区域中花费的时间和游泳速度。通过记录测试小鼠在每个象限中花费的时间、在训练的平台位置上的经过次数和在未训练的象限中的类似位置所花费的时间进行比较来评估探索试验中测试小鼠的学习和记忆能力。
                      

7. 前脉冲抑制实验（Prepulse Inhibition，PPI）     
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         
前脉冲抑制实验是一种感觉运动门控的测量方法，中枢神经系统天然具有过滤和筛选信息的能力，以保证思维的连贯性，这个机制称为感觉运动门控。精神分裂症具有感觉运动门控失调或前脉冲抑制缺失的现象，PPI 被认为是建立精神分裂症动物模型一个重要的基础。PPI 是指在一个较强的惊跳刺激之前约 30-500 毫秒（ms）预先给予一个较弱的刺激可以抑制对惊跳刺激的反应程度。本研究中 PPI 的检测使用 SR-LAB 惊跳反射检测系统（San Diego Instruments，San Diego, CA）。PPI 实验共 42 个测试（trials）：包括 6 个惊跳测试（Pulse-alone，120dB），前脉冲刺激和惊跳强刺激联合测试（Prepulse+Pulse，74-120dB，78-120dB， 82-120dB，86-120dB， 90-120dB）各 6 个，6 个无刺激测试（70dB）。在实验之前，将每只小鼠在背景白噪声（背景噪声 70 dB，此强度下的噪声可以较好地掩盖实验室环境噪声）下适应有机玻璃圆柱体 5 min。随后是 42 个测试以随机顺序出现，平均间隔为 15s。测试共有 7 种类型：测试 1（120dB），持续 40ms；测试 2-6（5 种前脉冲强度分别为 74dB，78dB， 82dB，86dB,，90dB，前脉冲持续 20ms，然后是 100ms 的间隔，再出现 120dB 惊跳强刺激，持续时间 40ms）；测试 7，70 dB 背景噪声；7 类测试均出现 6 次。记录惊吓反应 65ms，从惊吓刺激开始每隔 1ms 测量一次。在 65ms 采样窗口内记录的最大惊吓幅度（mV_Max）作因变量。由每个前预脉冲强度引起的 PPI 的百分比（PPI%）计算为 [1-（平均 Prepulse+Pulse 的反应幅度）/（平均 Pulse-alone 的反应幅度）]×100%。