实验简介
旷场实验最早由美国心理学家 Calvin S.Hall 于1934年开发。在进化压力下,啮齿类动物对大型、明亮且开放的未知环境,会表现出明显的恐惧和厌恶。当动物进入此类环境时,通常表现为喜在周边区域活动,很少在中央区域活动。然而,动物的探究天性又促使其进入中央区域活动。这两种相互冲突的驱动力导致动物产生焦虑样和抑郁样行为。旷场试验不需要对测试对象进行培训,也几乎不需要对实验人员进行培训,极容易上手,目前已成为使用最广泛的行为学范式之一。
实验设备
旷场整体呈现出一个“围栏”场地,由一块供动物活动的底面和四周的围墙构成,底面可为正方形、长方形或圆形,以正方形居多。整体面积从25cm2至250cm2不等。墙壁高度一般至少为35cm,既可以防止动物看到旷场外的环境,也可以防止极端情况下动物跳出旷场。材料可为塑料、金属、玻璃或木材等任意材料,目前主流材料为亚克力板材,底面平整,墙壁光滑。搭配轨迹追踪软件使用的,旷场正中央上空会额外固定高清相机。




实验设计
实验前准备
动物:饲养于在 12/12 小时昼夜节律的环境下 (7:00 开灯,19:00 关灯),按照每笼 3~4 只饲养。饲养过程中,动物能自由摄食和饮水。
至少提前30分钟将实验动物转移至实验的房间,让动物适应实验室。
环境:整个实验环境尽量保持昏暗的照明通常使用30~60lx的光强(无论何种光照强度都需要记录下来),再调整箱内光照强度均匀,在各个角落测得的光照强度一致。可采用房间光强 500lx,旷场实验箱内光强约 60lx,地板光强 14lx 的设定。设置房间温度 21~23℃,湿度(50±20)%,背景白噪声 55~70dB。旷场实验箱内不能存在阴影,不能使用风扇、计时器等会产生噪声的设备。
设备:实验前需对旷场进行清洁工作,去除无关物体及残留气味。
将相机架于整个旷场上方的中央,镜头正对中心,调整距离、画面对比度等,使得软件端录制的画面恰能涵盖整个旷场,且清晰无死角。
轨迹跟踪软件:a.填写动物及实验基本信息。
b.绘制比例尺,以将画面数据等比例转换成真实数据。
c.划分观察区及分析区,根据实际旷场大小可将整个区域均分为3*3或4*4或5*5个同样的小方格(此处以5*5为例)。



根据实验需求还可单独划分出四个角落区域。

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对于中央格的界定目前主要有两种方法,一种将与旷场实验箱墙壁相连的方格或者区域称为周围格,不与反应箱壁连接的区域称为中央格;另一种将中央格定义为与反应箱壁有一段距离的区域,至于这段距离的长度可根据试验设计具体设定。


(n可为任意大于0且小于半径/边长的数值)
d.选择检测算法并调整阈值,使小鼠的识别状态最佳。
实验步骤
将小鼠轻轻放置于旷场中央,不要抓尾巴,防止带来不必要的负面情绪;放置动物时,尽量让小鼠的头部面朝周围的墙壁,不要看到实验人员。
随后,实验人员立即撤离,并开始记录接下来15~20分钟内小鼠的自由活动。
到达预计时间后,停止视频录制,将小鼠从旷场箱中轻柔拿出,并送回饲养笼内。
清理旷场实验箱内的尿液和粪便,使用清洁剂或酒精擦拭干净,在气味完全散尽后可重复实验步骤进行对下一只动物的实验。
一般旷场实验的实验个体数可为8~30个,可以选择四宫格旷场,配合软件端的高通量实验功能进行多线程同时检测,提高实验效率。

注意事项
旷场实验的实验动物相对较多,为了更好的对结果进行对比,需确保实验过程中,每只动物、每次实验的环境均保持一致,包括但不限于光照强度、温湿度、适应时间、实验时间(9:00~17:00为佳)、实验前进食进水情况等。
建议用视频软件记录行为数据,更客观得进行量化分析。对某些需要观察的特殊行为,需由同一实验人员进行记录,并保证次实验人员对动物的基本信息不知情。
将动物转移至实验房间的路上尽量平稳搬运,有条件者可使用推车在平地上推行。
忌在换笼当天进行实验,需至少间隔24h后开始实验。实验完的老鼠需放在暂存笼内,以防对饲养笼内未实验老鼠造成干扰。
小鼠在 OFM 中的行为取决于它们的触觉。因此,小鼠胡须的任何损伤或短缺都可能导致测量到的焦虑相关行为减少。
评价指标
指标 | 详情 |
水平运动距离 | 中央区域活动距离 周边区域活动距离 活动总距离 中央区域活动距离与总距离之比 周边区域活动距离与总距离之比 |
运动时间 | 中央区域活动时间 周边区域活动时间 活动总时间 中央区域活动时间与总时间之比 周边区域活动时间与总时间之比 |
区域次数 | 进入中央区域的次数 进入周边区域的次数 |
停留时间 | 中央区域停留时间(记录停留1秒以上) 周边区域停留时间(记录停留1秒以上) |
行为 次数 | 后爪支撑站立次数 排尿次数/排便次数/排便颗粒数 理毛次数 ...... |
平均速度 | (总/中央区域/周边区域)路程与时间的比值 |
跨格次数 | 老鼠四足从一格均进入相邻方格范围内的次数 |
中央格跨格次数 | 动物在中央区域内的跨格次数 |
①通过运动距离、时间初步判断实验动物的自主活动能力;运动时间及运动距离减少,停留时间延长,可表征动物自主活动能力减弱。


②当移动总距离相同时,动物焦虑样行为越严重,越喜欢靠近围墙,即周围区域停留时间更长,甚至是四个角落。


③后爪支撑站立可以被认为是一种探索性行为,在旷场和高架十字迷宫中都可用于衡量焦虑,且次数越多越焦虑。

④高度情绪化的动物会表现出更多的排便,短时间的试验后(如10min)检查粪便数越多或代表动物越焦虑。
⑤动物重复的理毛可反映为刻板行为。

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