失明对小鼠声音交流和社交行为的影响

更新时间：2025-09-16

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在动物界中，大多数物种都会发出声音以响应各种社交刺激。小鼠在不同年龄和社交背景下会产生超声波发声（USV），包括母婴分离、幼年期社交玩耍、社交互动以及成年期的交配。USV的记录可以用作感觉检测、内在状态和社交动机的指标。大量研究表明，USV的特征可能会根据社交环境和发声小鼠的发育阶段进行调节。此外，社交行为和交流紧密相连。这项研究旨在用失明的小鼠模型评估声音交流和社交行为。

方法

在本研究中，共使用了26只失明小鼠（10只雌性和16只雄性）与20只有视力的小鼠（4只雌性和16只雄性）。进行了四项行为测试（实验设计时间见图1），即：（1）母亲隔离诱导的幼崽USV测试，包括记录PND 7幼崽在两次5分钟的母亲隔离期间发出的USV数量；（2）家庭气味辨别和偏好测试，包括测量PND 7幼崽在探索家庭和清洁垫料气味时所花费的时间相关的USV水平；（3）青少年社交测试，包括量化暴露于非熟悉同类的实验小鼠的USV叫声、社交和非社交行为；以及（4）雌性尿液诱导的USV和气味标记行为测试，包括将成年雄性暴露于雌性尿液，并记录他们的USV排放和嗅探/标记行为，四项测试如图2所示。

所有行为记录和编码均使用诺达思的动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)进行。为了记录超声波发声（USV）的频率，将一个超声麦克风悬挂在实验笼上方或固定在墙壁上，通过诺达思的声音行为分析系统(UltraVox XT)进行处理和分析。

母亲隔离诱导的幼鼠USV测试

母鼠及其同窝幼崽适应实验房间，然后将母鼠与它们的同窝幼崽隔离。测试包括：将PND 7幼崽引入测试室，并使用悬挂在测试室中心上方5 cm处的超声麦克风记录5分钟内产生的USV呼叫率（隔离1）。之后，将幼崽放入包含其母鼠的笼子中3分钟（母子重聚）。最后，将幼崽重新进入测试室，并再次记录5分钟的USV（隔离2）。

家庭气味辨别和偏好测试

在上一个测试后5分钟进行。每个PND 7的幼崽被单独放置在测试笼的中心，笼子底部铺有网状地板，其中一侧放放有干净垫料，另一侧放有家庭垫料。测量探索每侧的时间和超声波发声的频率，持续2分钟。

青少年社交测试

实验小鼠被放入测试笼中，进行10分钟的习惯化适应。一旦将社交刺激小鼠引入笼子，就会记录实验组和刺激组的幼年小鼠（失明和有视力）所表现出的社交行为、非社交行为以及USV，记录时间为10分钟。

雌性尿液诱导的USV和气味标记行为

采集雌性发情期小鼠尿液样本。将来自雌性小鼠的尿液滴在纸上，并将雄性小鼠放入实验笼后开始测试。对总的超声波发声次数、总的嗅觉标记次数、探索雌性尿液所花费的时间以及总的移动距离进行录像，并分析。为了量化嗅觉标记，在纸上放置一个带有1平方厘米方格的透明网格，并记录每个被尿液标记的方格被计为一个气味标记单位，统计整个笼子和雌性尿液斑点周围气味标记总数。

结果

早期发育阶段：PND 7

如图3和图4所示，在有视力和失明幼崽之间，第一次和第二次母亲隔离期间发出的USV数量没有差异。在出生后第 7 天，视觉障碍对隔离诱导的发声行为没有影响。由于这两个组在这个早期发育阶段都闭着眼睛，研究者认为这两个组的视觉状态是相似的。失明和有视力的7日龄幼崽都表现出相似的嗅觉行为。两组幼崽都能够区分并更喜欢探索它们自己的垫料气味，而不是干净的垫料气味。出生后第7天，有视力的小鼠和失明小鼠表现出相似的超声波发声和社交行为。

幼年发育阶段：PN30-35

与早期发育阶段相反，如图5所示，在出生后第35天（PND 35），两组在几种社交行为上存在显著差异，但在超声波发声（USV）方面没有差异。具体而言，幼年失明小鼠表现出更多的时间用于探索笼子，并且比有视力的小鼠花费更少的时间跟随和嗅探同类。在自我梳理、社交坐姿和独自坐姿行为方面，未观察到有视力幼年小鼠和失明幼年小鼠之间的其他差异。在探索新环境时，盲鼠中观察到的多动症可能反映了一种补偿机制，即通过在物理世界变得熟悉之前收集和记忆信息来平衡视觉信息的缺乏。因此，失明动物可能需要更长的适应期来探索新环境。这可以解释它们在存在社交刺激小鼠的情况下，仍然表现出更高的总体探索行为。

成年期

在本研究中，失明小鼠表现出更短SC嗅探潜伏期和更长的嗅探雌性尿液斑点持续时间，以及更短的发出SC雌性尿液诱导的USV鸣叫的潜伏期（图6）。然而，失明小鼠和视力正常小鼠的鸣叫总数相似。这表明早期失明诱导了增强的嗅觉敏锐度和定位能力。

声学交流与其他行为的相关性

相关性分析表明，在有视力的小鼠中，在出生后第7天（PND 7）的SC母体隔离期间发出的超声波发声（USV）数量与气味标记测试期间发出的超声波发声（USV）数量呈正相关，并且在气味标记测试中，产生的超声波发声（USV）数量与气味标记总数之间存在正相关。相反，在失明小鼠中，未观察到显著的相关性（图7）。

总结

与有视力的小鼠相比，失明小鼠表现出：PND 7时，USV的发声和社交气味辨别与偏好没有缺陷；在PND 35时，社交玩耍诱导的USV发声没有差异，但社交行为（跟随和嗅探同类）存在缺陷，同时增加了对笼子的探索行为，但不影响USV发声的数量；更快更长时间地探索雌性尿液刺激，更快地对第一次呼叫做出反应，在成年雄性中，呼叫数量和气味标记沉积没有差异。这些发现表明，视觉剥夺会导致成年小鼠的声音交流发生改变，并改变幼年和成年小鼠的社交行为。

参考文献

Bouguiyoud, N., Morales-Grahl, E., Bronchti, G., Frasnelli, J., Roullet, F. I., & Al Aïn, S. (2022). Effects of congenital blindness on ultrasonic vocalizations and social behaviors in the ZRDBA mouse. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 16, 884688.

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