动物行为实验中,应该如何处理让动物适应实验者?
对于所有研究人员来说,行为实验之前的动物处理是一个至关重要的考虑因素。然而,在决定是否让他们的动物适应实验者的操作时,有许多因素必须考虑。重要的考虑因素是动物的特征,包括鼠型(小鼠或大鼠)、品系和动物年龄。为了进行实验前处理,研究人员必须将小鼠或大鼠从笼中取出,并在行为测定前一周内每天至少一次简单地握住或抚摸动物一次,每次不少于1分钟。新生鼠处理遵循类似的时间过程,但是,应在整个处理期间将动物从笼中取出并放在大小相似的区域,而不是一直抱着。重要的是,操作应该轻柔,而不是强力限制。动物约束会导致与上述处理程序相反的结果,因此会对行为表现产生负面影响,尤其是在涉及探索、社会化和记忆的任务中。
在大多数情况下,对实验者操作的习惯化会使动物行为逐渐改善,这种改善会随着这个过程的持续时间而增加。在处理与未处理的啮齿动物中观察到的最显著差异与压力和焦虑的减少有关。这种减少转化为在选择任务和社会互动中更多的探索行为和更少的抑制。虽然实验前处理始终会导致啮齿动物的行为适应,但这种处理的效果因动物的年龄、性别和品系而异。因此,这些因素对于研究人员在决定让他们的动物习惯于实验者的处理时以及在解释他们的实验结果时考虑是很重要的。
年龄
新生鼠
研究显示,处理新生啮齿动物可诱导对应激的适应性反应,表现为晚年应激反应减少。新生鼠处理方案是将幼鼠从母笼中取出,放在单独的小隔间中。程序的变化包括:
处理时间(1-15分钟)
处理天数(10-21天)
隔离与群体处理(即处理个体幼鼠与处理整个幼鼠)
这种在各种条件下的处理程序已被证明对以后生活的压力反应有积极的影响,表明对实验者处理的有益习惯化。这种影响被认为是海马细胞密度的结果。海马对HPA轴进行负调控,HPA轴负责生化应激反应。
因此,处理诱导的海马发育增强因此对应激反应具有抑制作用。额外的数据表明,杏仁核苯二氮卓受体密度的增加,加上去甲肾上腺素、5-羟色胺和多巴胺水平的降低,也有助于提高对压力的恢复能力。尽管新生鼠处理有这些好处,但这种做法也有潜在的负面影响。作为新生鼠处理的大鼠在以后的生活中表现出厌恶性学习/记忆受损。
具体而言,在早期生活中接受过处理的大鼠中,线索诱发的和情境诱发的恐惧反应记忆的表达和消失均被显著抑制。此外,在此期间对大鼠的处理减少了成年期的社会接近行为,增加了社会环境中的攻击行为。这些对学习和记忆以及社会行为的影响表明,对于从事与这些认知领域相关任务的研究人员来说,新生鼠处理可能并不理想。
幼鼠(青春期)
使大鼠习惯于在青春期接受实验者的处理会降低压力反应,从而提高在某些测量焦虑样状态的任务中的表现。例如,与未处理的青春期大鼠相比,处理过的大鼠在高架十字迷宫的开放臂中花费的时间更多。此外,在青春期处理的大鼠中,在升高的十字迷宫中逃避行为的转移潜伏期降低。该测量结果表明,与未处理的大鼠相比,处理的大鼠表现出增强的记忆获得。
成年鼠
与新生鼠处理类似,成年大鼠对实验者处理的习惯化可减少压力和焦虑,因此可提高在新环境任务中的表现。在多种大鼠品系中,处理已显示会增加花在旷场实验中间区域的时间,表明对新环境的焦虑反应减少。类似地,当被呈现有大鼠在经历压力时隐退的隐藏隔室时,当实验者在测试前处理被处理的大鼠时,被处理的大鼠表现出更少的条目和更少的总隐藏时间。
除了焦虑样行为减少外,被处理的大鼠对一些刺激方案的反应也增加。例如,当给予精神运动性兴奋剂可卡因时,与给予相同药物的非处理大鼠相比,处理大鼠表现出明显更高的运动水平。这些数据可能类似地是环境探索中压力减少从而抑制性行为影响减少的结果。因此,在行为测试前处理成年大鼠可能会改善涉及环境新奇和冒险行为的各种任务的表现。
显然,当在实验之前进行时,对实验者操作的习惯化有可能改善啮齿动物的行为表现。当选择进行实验前处理时,研究人员的重要考虑因素包括动物的年龄、性别和品系,结果因所有这些因素而异。至关重要的是,因为处理确实会显著影响行为,所以必须对给定实验中使用的所有动物一致地执行该程序。最后,如果使用小鼠或大鼠的多个品系(例如,当使用转基因近交系小鼠与远缘品系相比时),必须格外小心地解释结果,因为不同品系对实验者处理的习惯化反应不同。
性别差异
雄性与雌性大鼠之间处理结果的显著差异代表了研究人员使用雌雄动物时的一个重要考虑因素。例如,让动物习惯于实验者在强迫游泳测试(FST在鼠模型中的抑郁或无助的指标)降低了不动性,因此表明两种性别中的应激和抑郁水平降低。然而,对慢性应激源(如重复FTS暴露)的应激适应在处理雄性中增强,在处理雌性中降低。同样,在morris水迷宫中,被处理的雄性大鼠表现出更快的获得,表明应激诱导的记忆反应升高。在处理过的雌性大鼠中未发现这种效应。相反,处理雌性大鼠在Y迷宫任务中表现出改善的学习和反向学习,而处理雄性大鼠则表现出相反的效果。
此外,一些其调控与关键行为障碍(如脆性X智力低常)相关的基因的表达,通过处理表现出类似的性分化调控。例如,在雄性大鼠(而非雌性大鼠)中,通过处理可持续下调海马区中的Reelin基因表达。这种改变可能对探索性和社会性行为产生深远的后果,如在类似地调节解旋蛋白表达的疾病模型中所发现的。例如,探索性和调查性行为在被处理的雌性大鼠中更明显,而在雄性大鼠中则不明显。
因此,在解释处理大鼠的行为结果时,处理结果中的性别差异是一个重要考虑因素。
品系差异
已注意到同一物种中不同品系的鼠科哺乳动物对实验者处理的习惯化效应存在差异。当选择进行测试前处理并确定最佳方法时,必须考虑这些差异。
两种最广泛使用的实验室大鼠品系,近交系Lewis品系和远系Sprague Dawley品系,在对实验者处理的反应上表现出显著差异。1-2分钟处理的标准方案(每天三次,短期(一周)或长期(两周))逐步降低Sprague Dawley大鼠的应激激素水平,但不降低Lewis大鼠的水平。这些激素水平的降低与许多行为任务的表现改善相关,包括旷场实验和高架十字迷宫迷宫。
事实上,研究Sprague Dawley和另一种常用实验室大鼠(PVG)之间对实验者处理习惯化效应的实验发现,仅在处理前的Sprague Dawley大鼠中,在高架十字迷宫中的探索行为增加。发现实验人员在测试前对PVG大鼠的处理对行为表现没有影响。因此,打算进行受应激和焦虑状态影响的实验的研究人员可能会在Sprague Dawley大鼠中看到延长的实验前处理的改善的表现,这在Lewis大鼠中是看不到的。
在常用的实验室小鼠品系中也观察到了类似的差异。具体而言,已在比较方案下测试了C57BL/6J和A/J在幼仔行为和母体行为方面对新生儿处理的反应。研究发现,处理C57BL/6J会逐渐改变幼犬的超声发声,这是应激发展的早期指标。相反,在实验者处理之后,A/J幼鼠的这种行为没有表现出任何变化。
此外,在C57BL/6J幼鼠中,作为幼鼠焦虑信号的体温升高随着重复处理的进行而降低,而在A/J幼鼠中没有发生这种适应。两种毒株的母鼠在实验者处理后表现出增加的哺乳和梳理行为,这对持久性有机污染物的社会行为发展产生了不利影响。总之,这些发现表明,使用C57BL/6J的实验者在重复测试前处理新生鼠而不处理母鼠时,可能会看到积极的行为适应,而使用A/J小鼠的实验者可能会看到母体处理的潜在有害影响,或看到单独处理新生鼠没有任何益处。
将相同的C57BL/6J小鼠与行为实验中常用的其他两种小鼠品系129S6和Swiss Webster进行比较,实验人员发现在对处理的反应方面存在相似的品系差异。处理后,三株菌在体温、心率升高等多项重要参数上均表现出适应性。这些适应表明,在实验者处理之后,压力逐渐降低。有趣的是,129S6小鼠的探索行为不适应实验者的处理,而C57BL/6J和Swiss Webster在一般探索方面都表现出行为适应。因此,与先前描述的发现一样,使用最常见小鼠品系C57BL/6J的实验者在实验者处理之后,将在行为测定中看到提高的性能。
结论
显然,在实验前进行时,习惯于实验者处理有可能改善啮齿动物的行为表现。研究人员在选择进行实验前处理时的重要考虑因素包括动物的年龄、性别和应变,结果因所有这些因素而异。至关重要的是,由于处理确实会显着影响行为,因此必须在给定实验中使用的所有动物身上始终如一地执行此程序。最后,如果使用小鼠或大鼠的多个品系(例如,当使用转基因近交小鼠与远交品系进行比较时),在解释结果时必须格外小心,因为不同品系对实验者处理习惯的反应不同.