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群居or独居?居住环境对小鼠压力的影响
更新时间:2024-05-29   点击次数:78次

在一起更好还是分开更快乐?本文研究居住环境对小鼠压力的影响

单独饲养小鼠是否会影响动物福利并降低实验有效性?布鲁塞尔大学的研究人员(Buckinx 等人)使用动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)对这一问题进行了研究,以实现实验自动化 [1]

 

小鼠饲养策略

研究表明,动物福利是动物实验中的一个重要因素,它不仅能最大限度地减少动物受试者的压力,还能确保以这种方式获得的科学结果的有效性 [23]

 

由于小鼠是生物医学研究中常用的动物,因此如何最好地饲养实验鼠以尽量减少它们所承受的压力是生物医学研究中的一个重要考虑因素[4]

 

小鼠是社会性动物,群居或配对饲养是推荐的默认饲养条件。然而,雄性小鼠之间经常发生攻击行为,这意味着单只饲养更为实用。此外,在某些研究中,单只饲养可能是更有利的实验条件,例如,群养环境可能会影响正在研究的特定个体行为变量。在这种情况下,单只饲养可以帮助科学家根据实验本身的刺激,而不是受在场其他小鼠的影响,得出针对小鼠特定个体行为变化的结论。

 

为了保持群体饲养的潜在社会效益,同时避免雄鼠之间的攻击行为,有人建议在无法进行群体饲养的实验中使用笼子隔板这种隔板允许小鼠之间进行感官接触,但没有身体接触。

 

使用动物运动轨迹跟踪系统分析行为、运动和活动

Buckinx 等人决定在一系列测试中研究不同饲养方法对小鼠压力水平的影响[1]

 

他们的研究小组首先将小鼠饲养在不同的条件下(单人饲养、双人饲养或带笼子隔板的成对饲养),为期数周。之后,研究人员使用动物运动轨迹跟踪系统自动监控和分析小鼠在三个不同测试中的运动和行为。

 

旷场测试

旷场测试 (OFT) 是一项用于评估一般活动水平、运动活动和探索习惯的测试[6]。在这项测试中,研究人员使用动物运动轨迹跟踪系统自动计算了几个参数:总行进距离、在中心区域花费的时间,以及评估探索/运动活动和焦虑行为的测量值。研究人员发现,在这些实验中,虽然不同饲养条件下的总行进距离在统计学上存在差异,但在中心区域所花费的时间(一种衡量焦虑样行为的指标)却没有显著差异。

 

高架十字迷宫试验

高架十字迷宫(EPM用于研究焦虑样行为 [7]。在该测试中,小鼠被置于离地较高的十字形迷宫中。十字迷宫的两个臂是开放的,而另外两个臂则是封闭的,这就提供了一个更隐蔽的区域,焦虑的小鼠往往会更多地进入该区域(而且时间更长)。

 

在这项测试中,动物运动轨迹跟踪系统使研究人员能够自动化地测量在开放臂中花费的时间、行进的总距离以及探索/定位运动活动。研究小组观察到,在不同饲养条件下,动物在迷宫中开放臂所花费的时间和行进的总距离都没有受到影响。

 

恐惧条件反射/僵直行为

最后,研究人员使用听觉恐惧条件反射范式来研究小鼠恐惧记忆的形成[8]。在这项测试中,动物运动轨迹跟踪系统用于检查小鼠在习惯期和受到各种听觉刺激时的僵直行为。通过用 1 秒钟内连续帧的像素差异(最大 0.3%)来定义 "僵直",研究人员能够使用 动物运动轨迹跟踪系统自动完成该测试的数据收集过程。 虽然记录到了一个总体趋势,但在这些恐惧检索测试中,单只小鼠和群养小鼠的僵直行为没有发现显著差异。

 

那么,这些结果意味着什么呢?

旷场、高架迷宫和条件恐惧反射测试的结果显示,小鼠单只饲养和双只饲养之间没有任何特别的差异,也没有使用笼子隔板。考虑到该研究的假设,即单只饲养可能会增加压力和焦虑(笼子隔板又会减少压力和焦虑),这种情况出乎意料。作者认为,这种方法对环境的依赖性很强,在被认为是一种可行的小鼠饲养策略之前,应该进行进一步的研究这类调查对于动物福利和伦理的持续改善非常有价值,而这正是通过动物运动轨迹跟踪系统等强大而通用的工具实现的。

 

动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)的价值

动物运动轨迹跟踪系统提供全面的数据集成和动物行为实验自动化。从简单的测试到复杂的高通量实验,动物运动轨迹跟踪系统都能精确测量各种参数,并提供处理和可视化功能。迄今为止,动物运动轨迹跟踪系统世界上著名期刊中被使用的文献达到数千篇

 

参考文献

1. Buckinx, A. et al. Exploring Refinement Strategies for Single Housing of Male C57BL/6JRj Mice: Effect of Cage Divider on Stress-Related Behavior and Hypothalamic-Pituitary-Adrenal-Axis Activity. Frontiers in Behavioral Neuroscience 15, (2021).

2. Poole, T. Happy animals make good science. Lab Anim 31, 116–124 (1997).

3. Science-based assessment of animal welfare: laboratory animals - PubMed. 

4. Carbone, L. Estimating mouse and rat use in American laboratories by extrapolation from Animal Welfare Act-regulated species. Scientific Reports 11, 493 (2021).

5. Social enrichment by separated pair housing of male C57BL/6JRj mice | Scientific Reports. 

6. Open Field. Behavioral and Functional Neuroscience Laboratory 

7. Elevated Plus Maze Test. Behavioral and Functional Neuroscience Laboratory 

8. Effects of repeated anodal transcranial direct current stimulation on auditory fear extinction in C57BL/6J mice - PubMed. 

 

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