嚙齒類的基礎行為神經科學研究：探索與移動

探索與移動

介紹

小鼠和大鼠的行為通常受到其天生好奇心的高度驅動。好奇心是基本生存機制的一部分，它是由對周圍環境的新奇和調查行為所驅動的。這種所謂的動機狀態會引發行為並有助於實現預期目標。飢餓是引發（探索性）行為的動機狀態的另一個例子，因為找食物和進食對於生存非常重要。

為什麼我們要測量探索行為和運動行為？

為了了解囓齒動物模型的行為表徵，通常在行為研究中會觀察探索(exploratory) 和運動(locomotor) 行為。例如，當比較不同品系的小鼠或藥物治療的不同效果時。如果活動力或行走能力因治療而受到影響，那麼依賴動物移動能力的行為測量指標就會自動成為混淆變項。(因為老鼠本來就會行走和探索，我們需要先知道baseline，才能觀察到給予藥物之後的變化)

如何測量探索行為？

開放空間測驗(open field test) 是最常用的平台在測量探索和運動行為的行為模型中，它是在1932年由Hall和Ballachey引進。作為一種快速且相對簡單的測驗，它提供了各種行為訊息，從一般行走能力到動物情緒狀態的資訊。

簡單來說，開放空間是指一個開放性的場域，可以很輕鬆的分析動物的探索行為。飼養籠監控是一個很好的例子。然而，這跟開放空間不太一樣，因為對受試動物來說，飼養籠是相對熟悉且安全的地方，而開放空間是一個新奇且陌生的地方。

在其他行為實驗中 (例如架高十字迷宮elevated plus maze、三室測驗three chamber test和Barnes maze) 均可以用來測量探索行為。然而，若實驗場域實施環境豐富化的話可能也會影響實驗結果，所以一個標準的開放式實驗場域是沒有豐富化環境的場所，僅用於讓動物探索。

開放空間測驗(open field)

考慮做開放空間實驗的第一個問題是場地應該選擇方形的還是圓形的？

直觀上，圓形場地似乎更合適，因為沒有角落，創造了一個平等且不豐富的探索空間。

角落被認為是安全和可以提供庇護，因此對動物來說更有吸引力，這可能會扭曲實驗結果。實際上，情況並非如此，Grabovskaya和 Salyha的結果顯示在這些指標上圓形和方形的場地並沒有差別：

• 總移動距離
• 在區域的時間 (裡面或外面)
• 穿越區域的時間
• 排便和排尿
• 伸展姿勢
• 站立

選擇圓形或方形競技場時要考慮的一個重要因素是在同一場域內做進一步的測試。特別是對物體的探索，像是再認新奇物體或地點的測驗 (novel object or novel place recognition test)，這些物體在方形競技場中的特定角落放置使得動物可以清楚地識別其位置。圓形場地也可以應用在這個情境中，但當物體必須放置測試區域的特定位置或特定姿勢時，可能會變得麻煩，因為動物需要一個參考點才能成功識別物體。因此，方形競技場可能更適合做此類型的實驗。

設置EthoVision XT

EthoVision XT可以自動追蹤開放空間中的所有運動和行為。繪製區域，然後劃分它們：中心、邊界等。這讓提取開放空間的數據變得非常簡單，在軟體裡按一按即可輸出資料。在EthoVision XT，有2個重要的區域：中心區域和邊界。方形的場地建議角落位置也包含在繪製的區域內。

透過EthoVision XT中的多個身體點偵測，可以偵測其他行為，例如站立和理毛。這也提供了有關開放空間行為表徵的額外訊息，並提高了探索或運動行為特徵的分辨率。

結果的解釋

• 移動的總距離-在開放空間測試中總移動距離可以提供一個參考。通常是用一個絕對值(公分) 呈現資料。另一個可供參考的值是移動的時間vs沒有移動的時間，這可以用百分比表示。例如：

time movingtotal time =    (*100)

• 穿越區的次數 (Zone crossings)- 這些穿越次數也可作為分析運動行為的指標，此指標可讓學者知道動物是否花費大量時間探索一個特定區域，或者是平均的在各個區域上。後者可以在 EthoVision XT 中透過熱圖(heat map) 或軌跡視覺化進行追蹤。
• 在區域內的時間 (外或內)- 這是一個可以分析受試動物比較願意待在開放的場域或喜歡貼著牆 (也可以當作是thigmotaxis)。依照您喜歡的指標，您可以將受試在中間(time in center) 或 貼牆(time in outer zone) 的時間除以總時間。舉例：

time in center total time =  (*100)   or    time in outer zonetotal time =  (*100)

• 排便- 排便狀況與情緒有關。整體來說，排便的量增加可能與受試的焦慮程度升高有關，這是一個非常有參考價值的線索。可在EthoVision XT內部手動做設定。

• 站立行為(rearing behavior)- 站立行為可以自動被EthoVision XT偵測且記錄下來，作為一個行為分析指標。這種站立行為為受試用兩腳站立且兩隻爪子均覆蓋在垂直的牆面上。這被視為探索性的行為，但同時也是被視為焦慮行為之一的指標。依照實驗情境，站立行為可以是抗焦慮的或致焦慮的。這通常被用來區分類焦慮行為或簡單的行走行為。