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焦虑抑郁

洞板实验(Holeboard Test)

洞板实验(Holeboard Test),又称孔板实验、孔洞实验,由 Boissier 和 Simon 于 1962 年首次建立。它通过测量小鼠/大鼠对洞口的探索行为,来精确评估其“探索欲”与“焦虑感”之间的平衡,广泛应用于神经精神疾病模型的构建、新药筛选和脑机制研究等领域。

核心原理:利用动物与生俱来的探索本能(好奇驱力)与对未知环境的恐惧(焦虑驱力)之间的内在冲突,来量化评估其情绪状态和认知功能。

实验装置:

1、孔板装置一般有一个由特制透明有机板制作的外箱,大鼠尺寸一般为66cm*56cm*47cm,小鼠尺寸一般为44cm*40cm*27cm;

2、早期孔板装置中的孔最多为4个,现在通常采用16孔板。大鼠孔板厚度约1cm,孔径约3.8cm,相邻圆孔间距14cm;小鼠孔板厚度约1.8cm,孔径约3cm,相邻圆孔间距10cm;

3、孔板与外箱底板之间留有空隙,供小鼠进行探索。空隙高度既可以保障大小鼠头部的自由探索,又能限制整个身体掉入间隙;

4、孔板箱壁及每一孔周边装有红外光电管,用于探测小鼠的探洞行为,红外线光束一般在距离洞口1厘米的深度水平穿过洞口。

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PROTOCOL


实验前准备

■ 实验动物:

根据研究目的选择合适的啮齿动物。常用品系如C57BL/6小鼠。注意不同品系、年龄、性别可能存在基线差异。

如为外购实验动物,建议提前至少一周在实验环境饲养熟悉,避免应激。

■ 实验环境:

标准饲养笼,自由饮水、进食。保持稳定的12:12反向明/暗循环,所有行为学测试应在动物活动期(暗周期)的固定时间点段进行。室温恒温22±1摄氏度,湿度(50±20)%,噪声55~70dB。

■ 实验装置:

用75%酒精擦拭洞板箱内壁及底部,去除上次实验可能遗留的气味,并等待晾干及酒精本身气味散尽;

连接数据及电源线路,固定顶部摄像头,调整焦距;

调整孔板周围光线均匀,且光强在60lx左右。


单次实验操作

1、动物放置:用手或软镊子轻柔抓取动物,将其放在洞板箱的中心位置,背朝观测者,确保动物四肢均接触箱底。

2、计时与记录:放置动物的同时启动摄像头及分析软件,设定实验时长(通常为 5-10min)。

3、行为观察重点:软件自动记录(探洞次数、站立等行为)的同时,人工辅助观察其他额外需要检测的动物的精细行为。

4、实验结束:到达设定时间后,立即将动物取出,放入清洁的临时饲养笼中,待所有动物实验结束后放回原饲养笼。


认知与记忆测试

此测试需要提前对小鼠进行轻微禁食。

根据位置将洞板装置的16个孔洞分为三种类型,分别为“角落孔洞”(孔洞编号:1、4、13和16)、“墙壁孔洞”(孔洞编号:2、3、5、9、8、12、14、15)和“中心孔洞”(孔洞编号:6、7、10、11),如下图所示:

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在洞板装置周围墙上放置3-4个几何形状不同的线索,用以辅助引导空间定位。


适应期(2天)

每天进行6分钟的适应训练,在此期间,在每个洞下方都放有可获取的小份食物,将小鼠放到洞板装置内部中心,任它们自由探索整个区域,小鼠在此期间将学会在洞中取食这个行为。

孔洞访问次数的增加被认为是成功习惯化的标志,并且表明探索不受焦虑的抑制。

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训练期(4天)

每天一共进行4次适应训练,分成两个时段,时段间间隔90min,每个时段内两次训练环节,每次间隔1min。

在此期间,仍然在所有孔洞下方放置食物颗粒,但是仅有四个固定位置的目标孔洞是可以获取食物的,其他非目标孔洞都覆盖有孔的假底,这样可以防止小鼠通过嗅觉线索进行活动。四个目标孔洞一个位于角落区域,一个位于墙壁区域,另外两个位于中心区域。

四次训练随机将各小鼠放到四个角落区域中间的一个,然后小鼠开始探索,直到四个诱饵洞均被找到或者四分钟的计时期到点后结束。

有实验结果表明,将小鼠从装置中心释放不会减少它们对外围孔的内在初始偏好,也不会阻止小鼠将角落区建立为它们的大本营。简言之,训练期间将小鼠从角落释放或中心区域释放对记忆研究影响不大。

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数据分析

(1)探洞潜伏期:自小鼠被放入孔板起至小鼠头部第一次探出孔板时所需的时间。若潜伏期缩短,表明焦虑样行为缓解

(2)探洞次数:小鼠在孔板内探洞的总次数。动物把头部伸入孔中为一次,离开后重新回来探究该孔,可计为另一次。若是动物探洞次数和探洞持续时间显著增加,则说明焦虑样行为得到改善,反之为加重

(3)探洞频率:每分钟单个孔的戳孔次数。(可根据孔洞类型的数量对值进行调整,即除以孔洞对应类型的数量进行修正。)

(4)实验时间:找到所有装有食物诱饵的孔洞所需要的时间。

(5)轨迹长度:动物在一次试验中所行进的距离。

(6)参考记忆错误数:探索非目标孔洞的总次数。

(7)参考记忆比率:探索目标孔洞的总次数(包括初次探索及再次探索)/探索所有孔洞的总次数。比率越高,说明参考记忆能力越好

(8)工作记忆比率:对目标孔洞进行探索并获得食物奖励的次数/探索目标孔洞的总次数。比率越高,说明工作记忆能力越好

(9)站立次数:动物在孔板内站立的次数。动物身体直立,两前肢完全脱离地面计为一次。动物站立次数减少说明焦虑样行为得到改善,反之加重

(10)站立时间:小鼠在孔板内站立持续的时间。

(11)其他精细行为:排便、身体伸展、理毛等。

(12)脚误次数:脚踩空踏入孔洞的次数。次数越多,说明动物运动平衡性越差。


注意事项

1、可在装置底部填充一层薄垫料或谷物,以防止根据嗅觉辨别洞口。

2、认知测试期间,洞板装置每天旋转90度,以防止利用迷宫内的内部线索确定方向。

3、实验期间,每次实验间隔内装置均需用酒精擦拭,去除气味线索。

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