动物行为实验中,测试结果是否存在性别差异?

虽然行为科学的大部分研究主要集中在男性受试者上,但最近重新关注性别差异行为表型已经揭示了两性之间的大量差异。研究人员应该考虑到,结果测量应该适合他们正在调查的群体,并且某些影响的程度在雄性和雌性大鼠和小鼠中会有所不同。此外,雄性和雌性大鼠在包括压力在内的行为干预的长期影响方面表现出差异。在较短的时间范围内,雌性大鼠在其发情周期的不同点表现出不同的行为特征,在这里,我们将进一步讨论这些问题,包括这些差异的几个例子。

学习和记忆

关于学习和记忆测试,最近的一项研究分析表明,在多个空间学习测试中,雄性啮齿动物的总体表现较高。例如,对于Morris水迷宫,对20年间近20项研究的分析表明,平均而言,雄性小鼠和大鼠似乎比雌性小鼠和大鼠更快地学习任务。这种效应与年龄无关,并且似乎通过训练前暴露于旷场而变得更加强大,进一步表明了空间学习的雄性主导范式。有趣的是,雄性在空间学习和记忆方面的明显优势也延伸到了其他测试中,包括桡臂迷宫。在这些测试中纳入或排除奖赏或外部视觉线索似乎并不影响这种性别差异,表明雄性啮齿动物在依赖空间导航和记忆的任务中存在固有优势。因此,重要的是,研究人员应在两种性别中执行此类任务,并比较男性和女性组内和组间的治疗条件,以最好地了解其结果。

除了在空间记忆测试中观察到的性别差异结果之外,还有许多其他的共同任务,研究人员应该期望在雄性和雌性啮齿动物之间观察到结果测量的差异。重要的是,这些差异并不总是大小问题(即空间学习获得率),也可能是由一种性别或另一种性别实施的不同行为。例如,用于研究压力、焦虑和创伤后应激障碍(PTSD)等疾病的恐惧调节的经典方法是,反复将厌恶性刺激(如脚震)与先前中性的事件(如声调)配对。随着时间的推移,音调(后来被称为条件刺激)与脚休克(非条件刺激)相关联,并引发行为反应(条件反应)。由于该试验是在雄性大鼠中进行的,因此常见的条件反应是动物冷冻。因此,使用恐惧条件作用作为模型的研究很可能将它们的结果显示为花费的冷冻时间的函数,冷冻时间随着重复配对而增加,并且随着条件刺激与非厌恶刺激重复呈现或者单独呈现(称为“灭绝”的过程)而减少。当接受相同任务时,雌性大鼠表现出的冷冻水平与雄性大鼠不相似。相反,雌性大鼠会做出一种被称为“跳跃”的突然、快速运动,作为对条件刺激的反应。这种“跳跃”在重复配对中同样增加。

学习和记忆是否存在性别差异

条件和非条件刺激和类似地随着灭绝过程而减少,表明在行为上它是冻结行为的等效措施。因此,在恐惧条件反射和某些其他形式的经典条件反射的情况下,雄性和雌性大鼠表现出完全不同的行为类型,需要进行不同的测量。

发情周期中的变化

分析与性分化相关的行为测试的另一个重要考虑因素是发情周期。无论研究人员使用去卵巢或完整的雌性大鼠,雌激素水平在发情周期波动。研究表明,雌激素水平对多种行为有显著影响,从学习范式到基线焦虑都有。例如,强迫性杠杆按压在发情周期期间波动,表明使用操作室的试验在雌性啮齿动物中在发情期间(其中强迫行为最高)与发情前期(其中它们最低)相比可能具有不同的结果。此外,这一阶段会改变各种认知任务的表现。在T-迷宫任务中,新目标识别和自发交替在过程中均有所改善,而在二次过程中表现有所下降。这两个时期相比,焦虑样行为也有所不同。在proestrus期间,雌性大鼠在高架十字迷宫的开放臂中花费的时间更多,在镜子室任务中在镜子中花费的时间也更多,这两种情况都表明与diestrus期间相比,焦虑水平降低。有趣的是,这种差异在旷场实验务中没有观察到,表明它不是一种普遍适用的现象。鉴于这些发现,研究人员应注意性别之间在行为表现方面的差异,并在解释其行为措施时考虑发情周期阶段的影响。必须对发情周期同一时期接受试验的动物进行组内雌性大鼠或小鼠(即与其他雌性大鼠/小鼠)比较,以避免可能与此通量相关的错误行为差异,而不是正在接受试验的任何其他行为干预。

长期的性别差异

最后,应该指出的是,一些影响测试结果测量的长期行为影响也存在性别差异。例如,新生鼠隔离是在啮齿动物发育过程中诱发早期生活压力的常见手段。暴露于这种早期生活压力源的大鼠在以后的生活中表现出改变的行为,这在雄性和雌性中表现不同。成年后,在出生后第一周因母体分离(又称新生鼠隔离)而受到压力的雄性大鼠表现出减少的情境依赖性恐惧条件反射。另一方面,在同一时期暴露于相同压力的成年雌性大鼠对电击配对的反应增加,表明上下文相关的恐惧学习增加。关于这种影响是否同样表现在食欲而不是厌恶行为的情况下存在一些争论。虽然上述研究人员还发现,雌性大鼠在新生儿隔离后表现出对抚摸(一种令人愉快的状态)的超声波发声增加,而雄性则相反。然而,阿片类药物吗啡的情境调节似乎不受这些程序以性别依赖性方式的影响。 尽管如此,很明显,性对早期生活压力源对压力和焦虑相关行为(如恐惧条件反射)的结果有重大贡献。

结论

显然,研究人员应该意识到,在行为测试方面,雄性和雌性啮齿动物在多个方面存在显着差异。首先,某些结果测量的大小在两种性别之间会有所不同,例如在空间学习和记忆任务中。此外,男性会表现出不同的行为,而女性则不会,反之亦然。示例包括游戏行为和恐惧反应(例如冻结与响应条件刺激的突进)。最后,某些长期的行为变化,例如由于早期生活压力而导致的恐惧反应改变,在雄性和雌性中呈反向表达。因此,研究人员在开始实验之前确定雄性和雌性啮齿动物之间的这种潜在差异至关重要,以确保它们收集到适合其任务和性别的适当测量值。此外,应始终在性别内部和性别之间进行行为结果测量的统计分析,以识别此类差异。

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