動物行為學是專門研究動物行為的學科，研究內(nèi)容包括動物的溝通、情緒表達、社交、學習、繁殖等行為。動物行為學最初的研究對象是正常動物，后來擴展為實驗動物。

通過動物行為學實驗，科研人員可以評估小鼠的學習記憶能力、焦慮情況、抑郁情況、恐懼情況、社交情況、運動能力等，從而探索認知、情緒和運動等復雜的生命現(xiàn)象。

而神經(jīng)生物學是一門較為復雜的學科，涉及到學習記憶、認知功能、情緒、感覺、運動等多個研究領(lǐng)域，因此動物行為學實驗成為神經(jīng)生物學研究中的重要手段。

在許多生物醫(yī)學研究中，都會用到小鼠疾病模型，比如在神經(jīng)科學、腦功能領(lǐng)域，有阿爾茲海默病AD小鼠模型、帕金森病PD小鼠模型、缺血缺氧性腦病HIE小鼠模型，抑郁癥小鼠模型……常通過這些疾病模型結(jié)合動物行為學實驗來研究發(fā)病機理、藥物效果等。

動物行為學實驗種類繁多，研究不同的疾病模型時，研究人員需根據(jù)關(guān)注的具體行為選擇合適的研究手段。今天我們一起認識認識常見的一些動物行為學實驗。

動物行為實驗方法(experimental methodology based on animal behavior research)是動物行為學的重要內(nèi)容，是融合動物學、醫(yī)學、藥學、生物學、電子工程、計算機和信息等多學科的基礎(chǔ)理論、技術(shù)和方法，以正常和(或)實驗動物為對象，在自然界或?qū)嶒炇覂?nèi)，以觀察和實驗方式對動物的行為信息進行采集、分析和處理，將其實驗結(jié)果類比和推演到人，研究其行為信息的生理和病理意義的新興學科。
目前行為實驗研究最多的主要是學習記憶、情緒和運動行為等。

一、學習記憶行為實驗
學習記憶功能異常是絕大多數(shù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床特征，如阿爾茨海默癥，帕金森病，癲癇，精神分裂，腦癱，腦卒中等。
學習記憶行為實驗可用來評估小鼠的學習能力、記憶能力，可通過橫向、縱向比較獲得不同變量影響下或不同時期的小鼠學習記憶能力。
常見的實驗包括迷宮實驗（Morris水迷宮、T迷宮、Y迷宮、巴恩斯迷宮等），新物體識別等。應(yīng)根據(jù)具體的研究目的，選擇合適的學習記憶實驗。
①Morris水迷宮實驗：通過測定不同入水點下實驗動物尋找并爬上平臺所需要的時間，是一種評價擬癡呆動物模型的理想方法，用于評價動物的學習和記憶能力。
Morris水迷宮是目前世界/公/認的較為客觀的學習記憶功能評價方法。主要的實驗內(nèi)容有隱蔽站臺試驗、空間探索試驗、反向試驗和可視站臺試驗等。

Morris水迷宮與其他迷宮方法比較：
Morris水迷宮實驗的評價指標多，結(jié)果更可靠；
Y迷宮操作簡便，但電Y迷宮對動物影響大；
八臂迷宮無水和電刺激，操作簡便；
T迷宮無水和電刺激，依靠動物探索天性完成任務(wù)；
Barnes迷宮以光和聲音刺激動物完成任務(wù)，局限性大。
評價大小鼠空間學習和記憶能力時，五種迷宮均適合，但Morris水迷宮實驗結(jié)果準確性更高。評價工作記憶能力時Morris水迷宮、Y迷宮、T迷宮、八臂迷宮均適合，但Y迷宮自主交替實驗和T迷宮對動物應(yīng)激小，結(jié)果更可靠。
②新物體識別實驗：新物體識別實驗是利用嚙齒類動物喜歡接近和探索新奇物體的天性，來檢測其學習、記憶能力的一種行為學實驗。根據(jù)動物對熟悉物體和新物體的探索時間長短來評價被測試動物的記憶能力。該方法沒有一些外在的刺激，實驗周期也比較短，相較水迷宮這種行為學對小動物的消耗較少。

二、情緒行為實驗
由于動物的情緒體驗難以用語言表達，行為實驗是其主要的評價方法。
實驗方法主要包括強迫游泳、懸尾、糖水偏愛、獲得性無助、高架十字迷宮、曠場、明暗箱實驗等
①強迫游泳實驗：是一種行為絕望實驗法，通過將動物置于一個局限的環(huán)境中（如水中），動物在該環(huán)境中拼命掙扎試圖逃跑又無法逃脫，從而提供了一個無可回避的壓迫環(huán)境，一段時間后，動物即表現(xiàn)出典型的“不動狀態(tài)"，觀察并記錄實驗動物產(chǎn)生絕望的不動狀態(tài)過程中的一系列參數(shù)，可以用來評價抑郁狀態(tài)。
②懸尾實驗：是一種經(jīng)典而又能快速評價抗抑郁藥物、興奮藥物、鎮(zhèn)靜藥物藥效的方法。其原理是利用小鼠懸尾后企圖逃脫但又無法逃脫，從而放棄掙扎，進入*的抑郁不動狀態(tài)，實驗過程中記錄動物不動時間來反映抑郁狀態(tài)，抗抑郁藥物、興奮藥物能明顯地縮短改變其狀態(tài)。
③糖水偏好實驗：是反應(yīng)快感是否缺失的一種檢測指標，快感缺失指的是對獎勵刺激缺乏興趣，這是一種情感障礙(包括抑郁癥)的表現(xiàn)形式。
④獲得性無助實驗：是指當大鼠接受連續(xù)無法控制或預知的厭惡性刺激(電擊)后，將其放在可以逃避電擊的環(huán)境中時，呈現(xiàn)出的逃避行為欠缺的現(xiàn) 象，同時還伴有體重減輕、運動性活動減少、攻擊性降低等行為改變。該實驗是評價抑郁行為一種比較理想的實驗方法 ，可廣泛應(yīng)用于抑郁發(fā)病機制研究，以及新藥、保健產(chǎn)品研發(fā)，在軍事醫(yī)學中也具有重要應(yīng)用價值。
⑤高架十字迷宮：即利用動物對新異環(huán)境的探究特性和對開臂的恐懼形成矛盾沖突，來考察動物的焦慮狀態(tài)，用于抗焦慮藥物的篩選及焦慮作用機制的研究 。
高架十字迷宮具有一對開臂和一對閉臂，嚙齒類動物由于嗜暗性會傾向于在閉臂中活動，但出于好奇心和探究性又會在開臂中活動，在面對新奇刺激時，動物同時產(chǎn)生探究的沖動與恐懼，這就造成了探究與回避的沖突行為，從而產(chǎn)生焦慮心理。
高架十字迷宮是以動物自發(fā)的恐懼樣反應(yīng)為行為學基礎(chǔ)的一種非條件反射模型。它既可建立焦慮應(yīng)激的模型，也是國/際上公/認的經(jīng)典測量焦慮癥狀的方法。已被廣泛應(yīng)用于大鼠和小鼠等嚙齒類動物焦慮行為學的研究。
⑥曠場實驗：利用動物對陌生環(huán)境的恐懼，主要在周邊區(qū)域活動，在中央?yún)^(qū)域活動較少的原理，研究動物的焦慮行為。
⑦明暗箱實驗：是用于測量小鼠焦慮樣行為的最/廣泛使用的測試之一。該測試基于小鼠對明亮區(qū)域的自然厭惡以及它們對輕度壓力源（例如新環(huán)境和光線）的自發(fā)探索行為。該測試對抗焦慮藥物治療也很敏感。

三、運動行為實驗
運動功能檢測是實驗動物行為學檢測的重要內(nèi)容。動物的每一種行為學檢測方法都需要動物進行運動。另外，運動功能障礙也是帕金森病、腦缺血等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的主要臨床表現(xiàn)
運動行為實驗方法包括：（1）一般運動行為學評價，如曠場實驗；（2）協(xié)調(diào)運動評價如滾軸、平衡木實驗等；（3）肌力評價如握力實驗；（4）耐力行為學評價，如負重游泳、跑臺實驗等。
①曠場實驗：可用于檢測動物的自發(fā)活動行為和探索行為，是評價實驗動物在新異環(huán)境中自主行為、探究行為與緊張度的一種方法。以實驗動物在新奇環(huán)境之中某些行為的發(fā)生頻率和持續(xù)時間等，反映實驗動物在陌生環(huán)境中的自主行為與探究行為。
②滾軸實驗：?需要動物在滾軸上保持平衡并連續(xù)運動，用于檢測動物的協(xié)調(diào)性。
③平衡木實驗：觀察受試動物能否跨越一系列的窄木到達一個封閉安全的平臺，主要用于測定動物的平衡能力、肌力以及運動協(xié)調(diào)力。
④握力實驗：?根據(jù)大小鼠善于攀爬，喜用爪抓持物體的習性而設(shè)計，主要用于檢測嚙齒類動物肌肉力量和神經(jīng)肌肉接頭功能。
⑤負重游泳實驗：用于檢測動物的耐力，建立疲勞模型。
⑥跑臺運動：進行耐力訓練的較好方式，其使機體在生理上出現(xiàn)一系列有益的適應(yīng)性變化。
⑦足跡分析法：用于定量評估人或動物的步態(tài)，最早源于臨床上對患者步態(tài)的分析，而后用于動物步態(tài)分析。

動物行為學實驗中的注意事項
（1）設(shè)計實驗時，注意控制好變量，避免年齡、性別、品系等其他因素影響實驗結(jié)果。
（2）提前讓動物適應(yīng)環(huán)境，并保持環(huán)境溫度、氣味、聲音等因素穩(wěn)定。實驗時不可穿戴涂抹有氣味的物品。實驗過程中，最好不要隨意更換實驗者，尤其是一些對周圍環(huán)境穩(wěn)定性要求較高的實驗，如水迷宮實驗。
（3）如果是同一批實驗對象要進行多種行為學實驗，要注意安排好順序，避免前期的操作影響后期實驗結(jié)果。兩次實驗之間，記得用酒精除去氣味，清掃，以避免影響。

一只動物可用于幾次行為學測試？
倫理、實踐和經(jīng)濟考慮要求收集盡可能多的相關(guān)信息，同時盡量減少動物數(shù)量。重復使用動物有助于減少實驗研究中使用的動物數(shù)量。重復使用動物可分為兩大類：①在一項采用一系列行為測試的特定研究中使用；②在可能解決與第一項研究無關(guān)的科學問題的后續(xù)研究中使用。
根據(jù)現(xiàn)有參考文獻，一系列行為挑戰(zhàn)最多包括8至12項測試。然而，在進行后續(xù)測試之前，需要讓動物不受挑戰(zhàn)且未經(jīng)訓練，以恢復至少一天。（需要這段恢復時間，不僅是因為試驗和處理順序的壓力條件，還因為訓練和經(jīng)驗會強烈干擾和改變動物進行下一次試驗的表現(xiàn)。）
當提到動物一生中能承受的測試次數(shù)時，有許多因素需要考慮，從壓力暴露和動物的遺傳基因到已經(jīng)進行的行為測試的性質(zhì)和強度。（有研究證明某些行為會隨著年齡的增長而改變。）簡單地設(shè)定一個數(shù)字作為動物一生中行為測試的最大值是非常武斷的。

此外，當計劃在實驗過程中重復使用動物時，需要考慮：
（1）暴露于一系列行為測試和大量處理可能會導致嚴重的不適、壓力和對動物福利的威脅。因此，應(yīng)謹慎解讀所獲得的數(shù)據(jù)，并考慮動物的痛苦。
（2）此外，對一只動物進行不同行為設(shè)置的重復測試可能會影響實驗結(jié)果的有效性，干擾后續(xù)測試，并使組之間的比較變得困難。
（3）先前的經(jīng)驗對行為有著實質(zhì)性的影響。研究表明，早期的經(jīng)驗和訓練可以極大地改變某些行為方面。更具體地說，與正常小鼠相比，接受廣泛測試的小鼠表現(xiàn)出探索性活動、情緒和情境恐懼減少，協(xié)調(diào)能力和傷害感受性增加。

結(jié)語
現(xiàn)代科技發(fā)展使得人類生存環(huán)境、生活模式發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，老年性癡呆、抑郁、焦慮和睡眠障礙等神經(jīng)精神性疾病正成為危害人類身心健康的頭號殺手。
由于直接以人體為對象開展科學研究存在極大的風險并受到倫理學制約，鑒于動物與人類在進化上的高度保守性，利用實驗動物在不同層次的相應(yīng)特征與人類相比具有相似性，按照結(jié)構(gòu)、預測、表面效度三原則，進行動物行為實驗研究，已經(jīng)成為揭示人體生物效應(yīng)及生命活動的基本規(guī)律，研究人類疾病表現(xiàn)和發(fā)病機制，開展新藥和健康產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)、安全和風險監(jiān)測分析的有效途徑。