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动物行为学的研究方法

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动物行为学的研究方法

动物行为学的研究方法范文第1篇

摘 要:目的:以慢性焦虑应激大鼠为载体,探讨其焦虑状态及行为学的变化,旨在探索能较好模拟广泛性焦虑障碍的动物模型。方法:采用慢性情绪应激的方法建立焦虑大鼠模型,以国际公认的高架十字迷宫试验对其行为学进行评价。结果:应激后大鼠处于易激惹的状态,表现出频繁的修饰和攻击行为,经高架十字迷宫测试发现大鼠较少进入并停留于开放臂中,倾向于探究封闭臂,且在封闭臂的停留时间延长。结论:不确定性空瓶刺激作为一种慢性心理应激模型,从病因学上较好模拟了广泛性焦虑障碍的发病状态和行为学表现。

关键词:焦虑模型;行为学;慢性情绪应激;高架十字迷宫

中图分类号:R332 文献标识码:A 文章编号:1673-7717(2010)04-0711-03

The Changes in Behaviour of Rats with Chronic Stress-induced Anxiety and

Behavioural Evaluation of The Elevated Plus-maze Test System

LI Ning 1,TANG Qisheng2,ZHAO Ruizhen2 , GOU Shengle1

(1. Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029,China;

2. The Third Hospital Affiliated to Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029,China)

Abstract:Objective:To study the changes in behaviour of rats model with chronic stress-induced anxiety and to explore a appropriate animal model for GAD. Methods:Rats model was established by using chronic emotional stress-induced anxiety method, then researchers observed behavioural changes of model rats and evaluation of elevated plus-maze test system. Results:Rats resceiving emotional stress was in a state of great agitation,who manifested obvious grooming and attacking behaviour.Fewer rats entered and remained in the open arm,and tended to explore and stay in the closed arm.Conclusion:Unpredictable bottle stimulation as a methd of chronic emotional stress better simulated the incidence and manifestation of generalized anxiety disorder from etiology.

Key words:anxiety model; behaviour;chronic emotional stress; elevated plusmaze

收稿日期:2009-11-21

基金项目:国家自然科学基金资助项目(30772804)

作者简介:李宁(1980-),女,河南许昌人,博士研究生,研究方向:中医药防治脑血管疾病。

通讯作者:唐启盛(1956-),男,黑龙江人,教授,博士研究生导师,研究方向:中医药防治脑血管。

广泛性焦虑障碍(generalized anxiety disorder,GAD)是以过度和持续性焦虑或反复发作的惊恐不安为主要特征的神经症,常伴有植物神经系统症状和运动性紧张。随着临床和基础实验研究的不断深入与完善,人们对于本病也有了较为系统而全面的认识。现代医学研究表明,其发病涉及生物、心理、社会等诸多方面的因素,但确切的病因和发病机制至今尚未彻底阐明。焦虑动物模型作为基础实验研究的平台与载体,在探索焦虑障碍的病因、发病机制以及新药研发等方面发挥着重要作用。因此,选择公认、稳定、重复性好、能反映复杂发病状态的动物模型是深入开展该疾病研究的关键环节。本研究采用慢性情绪应激的方法建立焦虑大鼠模型,观察应激前后自身行为学的变化,且通过国际公认的高架十字迷宫试验对其焦虑状态进行测试与评价,旨在为广泛性焦虑障碍的研究提供较好的动物模型。

1 材 料

1.1 实验动物

健康Wistar雄性大鼠20只,SPF级,2~3月龄,体重(200±10)g。由中国医学科学院实验动物研究所购买,合格证号:SCXK(京)2005-0013。动物购进后预养1周内自由摄食饮水。光照节律12L/12D(6∶00~18∶00),室温(20±2)℃,相对湿度为50%~60%,保持安静。

1.2 行为学测试仪器

高架十字迷宫采用国际通用的方法制作[1],由安徽省淮北正华生物仪器设备有限公司生产。

2 方 法

2.1 动物分组和焦虑模型的建立

大鼠经1周适应期后随机分为正常组、模型组,每组10只。除正常组外,模型组单笼饲养且接受不确定性空瓶饮水刺激建立焦虑应激模型[2] 。具体方法如下:定时喂水训练7天,即每天早9∶00~9∶10和晚21∶00~21∶10给动物饮水10min,其余时间撤去水瓶不给水。定时喂水期结束后开始应激实验,在上述两个时间段内给予不确定空瓶刺激,维持1天1次或1天2次,持续2周。正常组不接受任何处理,自由饮水和摄食。所有动物在应激结束后进行高架十字迷宫行为学测定,两组交叉进行。动物均提前2h进入测试实验室适应环境。

2.2 行为学观察

行为学观察包括攻击(咬或攻击空瓶和笼子)、探究(前后左右运动和光顾水瓶所在位置)及修饰行为(梳理皮毛和洗脸)。具体方法是将空瓶应激的10min等分10个时间段,在每个时间段内记录每只大鼠上述3种行为,行为出现即为1,否则为0.10min内观察的总分为0~10之间。得分基于2 名观察者的观察结果平均而得,其中一人为双盲控制。14个观察日的前3天和最后3天的平均分用于统计分析。

2.3 行为学测试

实验室内光线昏暗(以1.5m 距离处能区分大鼠细微活动的最低亮度为准)并保持恒亮,室温21℃,安静。测试箱放置于实验室一角,周围布以2m 高黑色单调背景。实验过程中只有一名参与日常处理的人员搬运动物。

迷宫测试前将每只大鼠放入一个60cm×60cm×35cm塑料盒中,任其自由探究5min后迅速置于EPM 的中央平台处使其头部正对其中一个开放臂,释放后即开始记录下述指标: ①进入开放臂次数(open arm entry,OE):进入到任一开放臂的次数,以大鼠4个爪子均进入到臂内为准,中途一个爪子从该臂中完全退出则为该次进入活动完成; ②进入开放臂时间(open arm time,OT):进入开放臂的时间,单位:秒; ③进入封闭臂次数(close arm entry,CE):进入任一封闭臂的次数,以大鼠4个爪子均进入到臂内为准;④进入封闭臂时间(close arm time,CT):进入封闭臂的时间,单位:秒;⑤向下探究次数(head-dipping,HD):大鼠置身于中央平台或开放臂时,一边用前爪握住迷宫边缘一边把头部和肩部伸出开放臂的边缘向迷宫下面探究的行为次数; ⑥封闭臂后腿直立次数(rearing,RR):大鼠在封闭臂前腿抬起以后腿支持使身体竖立的次数。

由①~④分别计算出:①进入开放臂和封闭臂的总次数(OE+CE):表示大鼠的运动活力;②进入开放臂次数比例(OE%):即开放臂进入次数/(OE+CE)×100%;③开放臂停留时间比例(OT%),即开放臂停留时间/(OT+CT)×100%,每只大鼠测试5min。

2.4 数据的统计分析

各组数据用均数±标准差(±s)表示。数据处理采用SPSS 15.0统计软件分析处理,两组间均数比较采用独立样本t检验。以P

3 结 果

3.1 模型组大鼠行为学的变化

如表1所示,空瓶应激期间,模型组大鼠14个观察日的前3天和最后3天相比,探究行为无明显差异(P>005),修饰行为增多(P

表1 模型组14个观察日前3天和最后

3天空瓶应激时行为变化的比较(n=10,±s)

组别探究行为修饰行为攻击行为

起始3天5.22±0.973.22±1.121.29±0.96

最后3天4.64±1.065.58±1.076.08±1.35注:n为动物只数;与起始3天比较,P

3.2 大鼠EPM测试结果

如表2所示,因正常组不施加任何干预因素,故与模型组相比OE+CE、OE%、OT%、head-dipping明显减少,差异明显(P

表2 各组大鼠EPM测试行为学的比较( n=10,±s)

组别OE+CE/次 OE/%OT/%HD/次RR/次

正常组 11.70±1.4934.78±5.89 35.19±4.1514.70±1.9412.50±1.81

模型组8.40±1.7814.42±4.2817.17±6.799.10±1.7913.40±2.17注:n为动物只数;与正常组比较,P

4 讨 论

现代研究发现,应激和焦虑是密切相关的现象,大多数焦虑症患者都曾经历过严重的心理应激事件,因此应激事件可以成为焦虑症发病的原因和诱因[3]。本研究采用不确定性空瓶刺激建立慢性应激焦虑大鼠模型,发现经过几次固定时间的饮水学习之后,在饮水期间给予动物空瓶,能够诱发动物出现攻击,撕咬瓶子和笼子,频繁修饰等焦虑行为。此外,模型组大鼠表现出易激惹的状态,与临床中焦虑症患者的易激惹表现相似。

高架十字迷宫试验(EPM)既可以建立焦虑应激的模型也是国际上公认的经典测量焦虑反应的方法[1-4]。其原理是利用动物对新异环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧心理,形成动物的矛盾冲突来考察大鼠的焦虑状态。EPM测试的项目中,焦虑动物的OE%和OT%会明显降低,经典抗焦虑药物则使两者升高,OE+CE反映了动物的运动活性。本研究发现模型组大鼠的OE%和OT%显著下降,运动活性也降低。HD反映了动物在非保护区内的探索行为,代表动物对陌生环境的好奇探究或因恐惧而寻求逃避,与焦虑程度有一定相关性,本研究中空瓶应激后的大鼠HD行为减少;RR可用来观察药物有无镇静作用及镇静强度。上述结果证实,慢性应激后的大鼠明显处于焦虑状态,说明慢性焦虑应激大鼠模型的制备成功,且通过量化的标准客观反映出大鼠的焦虑程度。

GAD作为焦虑症的临床亚型,多呈慢性病程且易复发,症状反复迁延,并与许多躯体疾病相关联,相当比例的患者还共病抑郁和其他精神障碍类疾病,患者不仅存在难以忍受而又无法摆脱的精神痛苦,严重者可导致社会功能受损,甚至出现自杀,给个人家庭和社会造成严重的经济和精神负担。焦虑动物模型作为焦虑症基础研究的载体,在探索其发病机制、新药研发及临床前评估的研究中发挥着重要作用,但目前尚缺乏针对GAD的动物模型。基于此,本研究从病因学的角度出发,建立慢性焦虑情绪应激的动物模型,通过其自身行为学的变化和EPM测试即横向和纵向的比较来评价该模型的可行性和有效性。虽然动物的情绪变化远不如人类丰富,动物身上也较难准确模拟人类发病的心境。但是,他们也存在并非单一的情绪变化,有些情绪变化如焦虑、愤怒、恐惧等与人类存在相似性,在情绪变化时同样也存在行为学和复杂的神经内分泌变化[5-6]。本研究结果提示:不确定性空瓶刺激作为一种慢性心理应激模型,能诱导动物出现明显的焦虑行为,从病因学上较好模拟了GAD的发病状态,与现有的焦虑应激模型相比,该模型在很大程度上避免了掺杂物理(躯体)性应激成分,是一种相对“纯粹”的心理应激模型。本课题组将在此行为学研究的基础上,进一步开展焦虑症神经生物学方面的探索性研究。

参考文献

[1] Pellow S,Chopin P,File SE,et al.Validation of open-closed arm entries in an elevated plus-maze as a measure of anxiety in the rat[J].J Neurosci Methods,1985,14(3):149-167.

[2] 林文娟,王玮雯,邵枫.慢性情绪应激对大鼠行为、神经内分泌和免疫反应的影响:一个新的情绪应激模型[J].科学通报,2003,48(9):926-929.

[3] 沈渔.精神病学[M].5版.北京:人民卫生出版社,2009:599.

[4] Cladis L.K. Moraes, Leandro J.Interplay between glutamate and serotonin within the dorsal periaqceductal gray modulates anxiety-ralated behaviour of rats exposed to the elevated plus-maze[J].Behavioural Brain Research, 2008, 194(2):181-186.

动物行为学的研究方法范文第2篇

关键词:帕金森病;大鼠;6-羟基多巴胺

帕金森病(PD)是常见的中老年人中枢神经系统退行性疾病,其病因及发病机制目前尚不清楚, 研究认为可能与遗传、环境因素、线粒体功能障碍、兴奋性氨基酸、氧化应激、过多的自由基形成及神经生长因子缺乏等有关,是多种机制协同作用的结果[1-2]。偏侧6-OHDA损毁模型是目前使用最多的PD动物模型之一,其在症状、病理、生化方面的表现与人类PD有不少相似之处,但该模型的损伤程度因6-OHDA的剂量、浓度、注射位点不同而存有争议,特别是对损伤早期大鼠行为学方面的观察比较缺乏。本实验通过观察6-OHDA损伤早期PD大鼠行为学及黑质部位组织学的变化特点,验证损伤早期PD大鼠模型的稳定性及可靠性。

1资料与方法

1.1一般资料 选用健康雄性SD大鼠40只, 体重 250~300 g,由南通大学实验动物中心提供。6-OHDA、抗坏血酸干粉剂、盐酸阿朴吗啡(apomorphine)、抗酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)抗体均购于Sigma公司。

1.2方法

1.2.1实验动物分组 40只SD大鼠随机分为三组:①空白对照组(n=8);②6-OHDA模型组(n=24):分为24 h组(n=8)、7 d组(n=8)和28 d组(n=8)3个亚组;③假手术组(n=8)。

1.2.2动物模型 模型组大鼠用复合麻醉剂(含戊巴比妥钠、丙二醇、硫酸镁等,0.25 mL/100 g体重)腹腔注射麻醉,待大鼠后肢回缩反射及角膜反射消失后,将其头部水平位固定在脑立体定位仪上,剪除颅顶鼠毛,碘酒、酒精消毒皮肤,沿中线切开一长约2cm切口,充分暴露前囟,参照Paxinos & Watson(1996)《大鼠脑立体定位图谱》确定左侧前脑内侧束(mfb)三维坐标位置,选取mfb区坐标:前囟后2.8 mm,中线左侧2.0 mm,硬膜下8.2 mm。根据注射位点确定钻颅部位,手术刀尖小心钻开一直径约2 mm颅骨孔,微量进样器缓慢进针至靶点,留针10 min,以9 ng/s的速度注入2 μg/μL 6-OHDA 4 μL(含0.02%抗坏血酸),注射完毕后留针5min,以1mm/min的速度退针。手术完毕,用明胶海绵堵塞颅骨孔,适量青霉素涂敷创口,消毒缝合皮肤,放回笼中饲养。并于24 h、7 d、28 d分别检测大鼠行为学和组织学的改变。假手术组同法予含0.02%抗坏血酸的生理盐水4 μL,空白对照组不作任何处理。

1.2.3行为学检测

1.2.3.1跨步调节试验[3] 将大鼠身体的后半部分拖起 ,并使大鼠身体重量仅由一侧前肢支撑 ,记录10s内大鼠这一前肢走步次数 ,然后同法检测另一前肢的情况,以损伤对侧前肢行走次数所占比例(损伤对侧前肢行走次数/(损伤对侧前肢行走次数+损伤侧前肢行走次数))为评价指标。

1.2.3.2姿势不对称性试验[4] 握住鼠尾的中后部将其提起,悬空于实验台上方约10 cm处,使大鼠头向下处于垂直状态, 以其偏离垂直轴不超过10°为垂直位(标准位),记录大鼠头或上身左右摆动的情况,以摆动偏离垂直位并再返回到垂直位记数为1次。观察45 s内大鼠头或身体转动的方向和次数,以向损伤对侧摆动的次数所占比例(损伤对侧摆动的次数/(损伤对侧摆动的次数+损伤侧摆动的次数))为评价指标。

1.2.3.3阿扑吗啡诱发旋转试验 模型组分别于术后24 h、7 d、28 d于动物腹腔内注射阿扑吗啡0.5 mg/Kg 诱发大鼠向右侧(健侧)旋转,于阿扑吗啡注射后5 min开始记录,持续记录30 min。以24 h诱发旋转次数210次/30 min为合格模型。

1.2.4组织学检测

1.2.4.1动物灌注、固定、取材、切片 各组大鼠在最后一次行为学检测后,用复合麻醉剂麻醉,剪开大鼠胸腔,经主动脉快速灌注生理盐水(37℃)150~200 mL冲洗,至大鼠肝脏发白,流出液基本无色为止。随即灌注4%甲醛(4℃)先快速灌注 200 mL,再缓慢灌注300 mL,至头与四肢均已发硬。断头取脑,置于4%甲醛,放4℃冰箱固定4 h,再依次置入20%及30%蔗糖磷酸盐缓冲液内,存4℃冰箱至脑块沉入瓶底。取中脑黑质组织块进行冠状连续冰冻切片,片厚20 μm。

1.2.4.2抗TH染色 作漂片SABC法染色,具体步骤依次为:冰冻切片用0.01 M(pH7.4)磷酸盐缓冲液(PBS)漂洗3次,5 min/次。0.3% H2O2抑制内源性过氧化物酶活性, 0.02 mol/L EDTA(95℃)复性(2 min),非免疫的正常羊血清,室温下孵育30 min,抗TH抗体(1∶1000,抗体稀释液稀释),37℃孵育4 h, SABC试剂,室温下孵育1 h, DAB显色(阳性产物为棕黄色)。以上各步骤之间均以0.01M(PH7.4)PBS漂洗3次,5 min/次,正常羊血清与抗TH抗体孵育之间不漂洗。显色后贴片,自然风干,梯度酒精脱水,二甲苯透明,中性树胶封片。

1.2.4.3 TH阳性神经元记数 各组大鼠取包含黑质致密部最明显的中脑切片,在×100倍显微镜下计数两侧黑质有完整细胞体的TH阳性细胞,计算左侧与右侧黑质TH阳性细胞数的百分比(左侧黑质TH阳性细胞数/右侧黑质TH阳性细胞数×100% )。参照蔡文琴等[5]介绍的神经细胞计数方法进行细胞计数。

1.2.5统计学分析 数据结果均使用 SPSS13.0软件进行统计学分析。数据资料采用均数±标准差(x±s)表示。单因素方差分析进行差异性检验,P

2结果

2.1行为学观察 对照组及假手术组大鼠经阿扑吗啡诱发后无旋转行为,也未出现非药物诱发的行为学改变。模型组大鼠在注射6-OHDA后数小时即出现损毁侧肢体动作减少,身体重心偏向损毁侧,并出现身体向损毁侧缓慢旋转,不能进行直线或随意爬行。

2.1.1跨步调节试验 对照组及假手术组大鼠两侧前肢10 s内跨步次数基本相同,模型组大鼠在左侧前脑内侧束注射6-OHDA后24 h跨步调节试验评分出现有意义减少,7 d及28 d评分进一步减少,见表1。

2.1.2姿势不对称试验 在左侧前脑内侧束注射6-OHDA后24 h,姿势不对称试验结果显示模型组大鼠头部和身体出现向右侧转动次数有意义增加,7 d及28 d姿势不对称试验评分进一步增加,对照组及假手术组大鼠头部和身体向两侧转动次数大致相同,见表2。

2.1.3阿扑吗啡诱发旋转试验 在注射6-OHDA后24 h,阿扑吗啡腹腔注射诱发大鼠以右侧后肢为支点,首尾相接向右侧旋转,30 min旋转次数210次/30 min,对照组及假手术组大鼠未诱发出旋转行为,见表3。

2.2组织学检测 抗TH染色结果显示,在左侧前脑内侧束注射6-OHDA后24 h,大鼠左侧黑质TH阳性神经元数目出现有意义减少,高倍镜下见少部分神经元出现胞体肿胀、核膜界限消失等变性征象,部分神经轴突断裂、错乱;7 d和28 d时大鼠左侧黑质TH阳性神经元几乎消失,残留的TH神经元表现出染色质浓缩坏死现象,神经轴突散在稀疏;模型组大鼠右侧黑质TH阳性神经元数目同时也有部分减少;对照组及假手术组大鼠两侧黑质TH阳性神经元无明显改变,见表4,图1。

3讨论

研究PD需要建立稳定可靠的模型。6-OHDA是一种选择性中枢儿茶酚胺能神经元毒性物质,具有很强的呼吸链抑制作用,偏侧6-OHDA损毁模型是目前使用最多的PD模型之一。1970年Ungerstedl[6]首先报道了应用6-OHDA成功制备大鼠偏侧PD模型,这种模型能够在多巴胺能药物的诱发下产生旋转行为,以便于判断模型成功与否。阿扑吗啡是多巴胺(dopamine,DA)受体激动剂,能够引起该模型向健侧旋转,这是由于损伤侧纹状体多巴胺含量下降,多巴胺D2受体代偿性大量增加,且敏感性增高,出现超敏现象[7],此时应用DA受体激动剂使损伤侧兴奋作用占优势而产生向健侧旋转。

PD的神经保护治疗需要早期进行,评估6-OHDA损伤早期大鼠行为学变化,可进一步明确模型是否成功及神经保护性治疗是否有效。阿扑吗啡诱发旋转试验结合非药物诱发的行为学试验,其评估结果更加有效、可靠[8]。在偏侧前脑内侧束注射6-OHDA后数小时,大鼠出现肢体动作减少,身体重心偏向损毁侧,并出现身体向损毁侧不自主旋转,不能进行直线或随意爬行,6-OHDA注射后24 h大鼠跨步调节试验和姿势不对称试验出现有意义改变,腹腔注射阿扑吗啡后可诱导大鼠在原地向健侧旋转,以健侧后肢为支点,首尾相接,形成环状,但旋转次数

偏侧前脑内侧束注射6-OHDA后24 h大鼠出现行为学和组织学方面的变化,为检测模型的稳定性和可靠性,实验设立6-OHDA损伤后7d和28d组。结果显示:大鼠行为学改变较24 h组更加显著,阿扑吗啡诱发旋转次数>210次/30 min,符合成功PD模型标准;7 d和28 d时大鼠左侧黑质TH阳性神经元减少90%。偏侧前脑内侧束注射6-OHDA后,损伤对侧有部分DA能神经元丢失,可能与药物的渗透作用或经血液循环等有关。

综上所述,通过早期行为学检测,可为神经保护性研究确立合格的PD模型,避免了药物提前干预存在的药物显效与模型失败之间的争议。

参考文献:

[1]Cookson M R. The Biochemistry of Parkinson's Disease [J]. Annu Rev Biochem, 2005, 74: 29-52.

[2]Levy O A, Malagelada C, Greene LA. Cell death pathways in Parkinson's disease: proximal triggers, distal effectors, and final steps [J]. Apoptosis, 2009, 14: 478-500.

[3]Olsson M, Nikkhah G, Bentlage C, et al. Forelimb akinesia in the rat Parkinson model:differential effects dopamine agonists and nigral transplants assessed by a new stepping test [J]. J Neuroecience, 1995, 15(5-2): 3863-3875.

[4]Roghani M, Behzadi G, Baluchnejadmojarad T. Efficacy of elevated body swing testing the early model of Parkinson disease in rat [J]. Physiology & Behavior, 2002, 76(4-5): 507-510.

[5]蔡文琴,王泊沄.实用免疫细胞化学及核酸分子杂交技术[M].成都:四川科学技术出版社,1994:180-191.

[6]Ugerstedl U, Arbuthnott G. Quantitative reording of rotational behavior in rats after 6-hydroxydopamine lesions of the nigrostriatal dopamine system [J]. Brain Res, 1970, 24: 485.

动物行为学的研究方法范文第3篇

[关键词] 嗅觉; 嗅觉障碍; 评估方法; 动物实验; 文献综述

[中图分类号] R339.12 [文献标识码] A [文章编号] 1671-7562(2010)04-0434-04

doi:10.3969/j.issn.1671-7562.2010.04.041

嗅觉是人体原始的感觉功能之一,它同视觉、听觉一样,是人体捕获外界信息的特殊装置。嗅觉还可以通过中枢神经系统影响人的情绪、调节生命周期。嗅觉障碍患者对周围的事物不感兴趣,反应平淡,生活质量下降,更可以造成精神上的压抑或忧郁。王鸿等[1]报道用T&T测试法测试了1 035例慢性鼻窦炎鼻息肉患者,86.3%的患者有嗅觉功能障碍,与患者的主诉有极显著的差异,说明嗅觉功能改变没有受到患者的注意。近几年随着人们对生活质量要求的提高,对嗅觉障碍的关注程度有了很大的提高。

嗅觉评估不仅仅是要判断嗅觉功能是否正常,还需要进一步判断嗅觉障碍的程度、性质、部位等因素,如果能提示病因以及预后则更有临床、实验应用的价值。在动物实验中关于嗅觉功能的研究已经有了较长的历史,出现了多种实验方法,但是目前为止还没有一个全面、客观、高特异性的金标准方法出现,本文就目前动物实验中的常见的嗅觉评估方法进行一个概括性的介绍。

1 行为学方法

动物实验和临床试验的最大区别在于动物无法准确地和实验者交流,所以行为学方法在动物实验中就显得极为重要。嗅敏动物的学习记忆能力、寻食能力等与嗅觉有很高的相关性,可以观察、记录其行为学的改变,从而判断其嗅觉功能的变化。目前报道较多的可以评估嗅觉功能的行为学方法有以下几种。

1.1 埋藏食物小球实验(buried food pellet test,BFPT)

BFPT是目前最常用于检测动物嗅觉功能的行为学检测方法[2]。目前比较通用的方法由Nathan等[3]于2004年报道,他的实验中使用找寻食物小球等待时间作为数据进行统计分析,即从小鼠被随机放置于盒子中开始,到小鼠揭开食物小球并用它的前爪或牙齿抓住食物小球的时间,如果5 min(300 s)内小鼠未找到食物小球,即被移走。林静等[4]以300 s(5次测试的平均值)内未找到食物小球作为判定小鼠存在嗅觉功能障碍的标准,并认为以300 s作为分组标准是合理的。

1.2 嗅觉测量仪

Slotnick等[5]利用行为学原理设计出一种用于动物实验的嗅觉测量仪,可以通过改变气味的浓度后观察动物的行为学变化来评价其嗅觉。该系统经众多实验验证其对动物嗅觉的检测是有效的[6],因操作方便且可进行多种设计,此方法被广泛应用于动物嗅觉功能的评估。

1.3 双瓶实验

有研究证实小鼠、大鼠在分辨某些物质的时候主要是依赖于嗅觉而非味觉,例如盐酸、盐酸奎宁(quinine HCl, QHCl)等有一定挥发性的物质 [7]。因嗅觉障碍时动物分辨饮用水和实验溶液的能力下降,通过两种溶液被动物饮用的程度可以评估动物嗅觉障碍的程度。

1.4 幼鼠超声发声实验

新生小鼠嗅觉的产生比其他的感觉要早。新生小鼠嗅到成年鼠窝的气味时可发出一种超声作为回应,检测这种超声的出现与否可以判断其嗅觉功能是否正常[8]。Lemasson等[8]用3-甲基吲哚来破坏新生小鼠的嗅上皮,结果成功地证实了该检测方法的可行性。而且在该实验中发现由于被破坏嗅觉的小鼠无法正确识别,其生存率大大降低,证明了嗅觉对新生小鼠有极其重要的作用。

行为学方法在动物实验的嗅觉评估中有很重要的作用,历史悠久、技术成熟,实验方法较为简单,实验装置花费较少,对嗅觉功能的初步评估价值较为肯定(尤其是埋藏食物小球实验和Slotnick的嗅觉测量仪),可行性及可重复性较高。需要注意的是本类实验受个体差异影响较大,实验前应经预评估剔除先天差异比较大的个体,而且样本量不宜过小,有时候还需对动物进行预先的训练。为保证实验的客观性,需要很好地进行实验设计与控制,有时连昼夜节律等变化的影响都需要考虑在内。行为学测试结果对嗅觉功能评估只是一个综合的结果,对嗅觉障碍程度、部位等的判断较差,如果能结合嗅觉诱发电位等客观检查可以做到更加客观、可信。在过去的实验中行为学测试往往与组织学检查相结合,既增加了实验的客观性,又为进一步研究嗅觉产生机制或嗅觉障碍的原因提供了基础。

2 客观评估方法

嗅觉的感受、传导是个比较复杂的过程,气味分子通过鼻腔到达嗅黏膜后被其表面的黏液所吸附,进而在黏膜层中扩散,到达嗅细胞。达到阈浓度的气味分子可刺激嗅细胞产生嗅觉电位,这是其感受过程。产生的嗅觉电位通过嗅神经穿过筛骨筛板,到达嗅球,其内有第2级神经元,再通过嗅束传导至初级嗅皮质及皮质内侧核,而后至海马回的内嗅皮层即次级嗅皮层,神经冲动引起大脑皮层的激活才能最后引发嗅觉。嗅觉功能的客观评估方法包括了对嗅觉感受、传导通路上各种指标,例如影像学、电生理学、组织学等的测量。目前动物实验中使用较多的及可能有较大发展前景的客观评估方法包括以下几类。

2.1 组织学方法

这里的组织学是泛指解剖取组织后进行的所有检查,包括大体解剖学、病理学、免疫学、分子生物学等诸多学科的检查方法。嗅觉系统的改变既可以由病变本身引起也可以是因为嗅觉障碍后的退行性变引起。组织检查比结构影像检查更有评估价值,因其可以更好地提示病因,也利于更好地研究嗅觉通路和嗅觉障碍产生的机制。目前组织学方法在动物实验中有很广泛的应用,从部位选择上看整个嗅觉传导通路包括从嗅黏膜直到海马回的内嗅皮层都有报道,从实验方法上看更是复杂多样,最常用的几种方法有如下几种。

2.1.1 病理学检查

这是早期免疫学技术及分子生物学技术还不是很发达时常用的检查手段,在早期嗅觉研究中有较多的应用,在嗅觉障碍的动物标本上可以看到细胞凋亡、空泡等变化,虽然特异性较差,但是也能提供宏观的信息,现在常常和其他检查方法一起使用,例如在陈志宏等的实验中在进行其他检查之前使用了HE染色方法检查了模型小鼠的嗅上皮,发现其嗅上皮变薄,其中的感觉神经元的细胞核层数变少[9]。

2.1.2 蛋白及核酸表达的检查

对相应组织中某些标志性蛋白及核酸的检查可以间接地反映嗅觉功能及提示嗅觉障碍的原因。例如用免疫组化方法检查嗅觉通路中嗅标记蛋白(olfactory marker protein, OMP)、酪氨酸羟(tyrosine hybroxylas, TH)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)、c-Fos蛋白等标记物在许多文献中都有记载。Buron等[10]在丙酮吸入诱导的嗅觉障碍实验中使用了嗅上皮组织的OMP及增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)作为观察指标,发现丙酮对于嗅上皮的损伤是有选择性的。有学者使用多巴胺及细小白蛋白作为标记物进行免疫组化检查,发现失嗅动物模型的嗅球中含多巴胺及细小白蛋白的神经元细胞数量明显减少,认为通过该失嗅动物模型可以对嗅球萎缩进行定量描述,提示多巴胺及细小白蛋白在嗅球中的表达对于失嗅的作用[11]。c-Fos蛋白可反映大脑组织活动程度,对c-Fos蛋白的观察可以一定程度上起到功能磁共振的作用[12]。

2.2 电生理学方法

2.2.1 嗅电图

将电极直接置于嗅区黏膜,当其接受嗅素刺激时记录到的一种慢相负性电位变化称为嗅电图,目前普遍认为它是单个嗅细胞电位变化的总和,嗅电图已经在动物实验中得到证实[13]。嗅电图最大的缺陷在于虽然其对嗅黏膜损伤引起的嗅觉障碍有较大的意义,但是对于黏膜后传导通路以及嗅球、海马回等中枢病变导致的嗅觉障碍没有什么评估价值。

2.2.2 嗅觉脑电图

嗅觉诱发脑电图是指在给予嗅刺激时,实验对象的脑电图可发生变化,Hirano等[14]用狗做实验时成功地获得了该变化,在他的实验中发现脑电图的快波对嗅觉功能的意义较大。嗅觉诱发脑电图又相继在大鼠等其他动物身上得到了验证[15]。嗅觉脑电图产生的机制还不是很明确,而且其特异性不是很高,故目前在动物实验中研究、应用的较少。

2.2.3 嗅觉诱发电位

又称为嗅觉事件相关电位(olfactory event-related potentials,OERP),最早是用电刺激动物嗅黏膜时在头皮特定部位记录到稳定的脑电位的变化,该方法经过一段时间的发展后认为其和自然嗅觉之间有一定的差距,故逐渐被化学气味诱导的嗅觉诱发电位所取代,目前使用的已经比较少。早期化学气味刺激除了有嗅觉刺激外还常常伴有物理刺激及对三叉神经的化学刺激,这些非嗅刺激干扰了正常嗅觉诱发电位的获得。随着仅能兴奋嗅觉系统而不兴奋三叉神经系统的化学物质如香草醛等,以及Kobal式嗅觉刺激器的出现,嗅觉诱发电位研究成为嗅觉研究领域的热点。嗅觉诱发电位仪至少包括嗅觉刺激器及脑电采集系统,测量时需要在电声屏蔽室进行,且需要给予一定的白噪声掩蔽刺激探头释放刺激时产生的干扰噪声。目前动物嗅觉诱发电位各波的具体来源以及与疾病间的相互关系还不清楚,嗅觉诱发电位的出现是否意味着动物确实产生了嗅觉还不能肯定,所以用来证明嗅觉传导通路是否畅通比较可行[16],而暂不能用于嗅性疾病的定位、定性诊断。嗅觉诱发电位应该是最可能成为动物嗅觉评估客观标准的检查方法。

3 影像学方法

3.1 嗅觉系统结构影像检查

有研究证明嗅球及嗅束等神经结构的生长与周围神经冲动的输入有关[17],所以嗅觉障碍后嗅觉系统各部位可有一定的不依赖于年龄的结构改变,通过磁共振影像检查可以发现这些改变,例如嗅球体积变小、嗅沟缺失或变浅、嗅束缺失等现象,从而间接评价嗅觉功能。

3.2 嗅觉系统功能影像检查

这是目前嗅觉研究的热点方向之一,主要技术有功能性磁共振成像(fMRI)、PET成像和脑信号的光学成像等。

3.2.1 功能磁共振检查

功能磁共振检查技术有很多,用于嗅觉系统功能的fMRI技术主要是(blood level dependent fMRI, BOLD fMRI),当氧合血红蛋白的比例增加时或去氧血红蛋白含量减少时,T2信号缩短效应减弱,表现为MR信号增强。嗅觉功能成像既能反映血流的变化,也能反映神经元活动的代谢变化,近些年在研究神经功能方面发挥着巨大的作用,特别是fMRI无放射暴露,可反复测试,且时间、空间分辨率要优于PET成像,故是目前嗅觉功能成像的主要方法。在大鼠实验中已经证实,7 T的fMRI能够显示气味刺激后大鼠嗅球的活化[11]。其空间分辨率很高,对于研究嗅觉相关皮层的定位、嗅觉功能障碍情况下嗅觉相关皮层反应的变化等有极大的应用价值。有学者拟通过信息技术将啮齿类动物嗅球的激活图像编成二维的气味图(OdorMap,OM)及气味图数据库(OdorMap Database,OMDB)以利于嗅觉工作者对嗅觉系统的研究[18]。功能磁共振应用在动物实验的嗅觉评估中需要注意的是:首先动物是不能配合磁共振检查的,故需要在麻醉下进行;其次磁共振是强磁场环境,故嗅觉刺激装置不能由金属制成。

3.2.2 脑功能光学成像

脑功能光学成像是近年来神经外科的热点研究方向,目前主要的实验技术有激光散斑衬比成像和内源信号光学成像。而应用于嗅觉功能检查的主要是内源信号光学成像,这里所指的内源信号,并不是神经元所表现出来的电信号,而是指由神经元活动所引起的有关物质组分、运动状态的改变而导致其光学特性的变化,在与某些特定波长的光量子相互作用后,得到的包含了这些特性的光信号,包括:血红蛋白信号、氧合血红蛋白信号、光散射特征信号等[19-20]。许多生理性过程如血红蛋白氧合度、细胞色素的氧合状态、神经胶质和神经元肿胀、功能性血流量改变等变化,都会影响到组织光反射特性的改变。通过探测反射光的变化量,就可以获得这种特异性的内源光学信号。内源光学信号成像在动物实验中已用于多种脑功能皮层功能的检查,比如视觉(猫、小鼠等)、躯体感觉皮层(大鼠、猫、松鼠猴等)、听觉皮层(南美栗鼠、猫、雪貂等)。Bathellier等[21]在实验中使用了内源光学信号原理和突触素荧光标记两种方法分别获得了香芹酮、苯甲酸甲酯刺激后大鼠嗅球的激活情况,在内源光学信号成像下,激活的嗅小球反光率下降,呈相对的冷色调,而在荧光标记实验中激活区域荧光反应较强。虽然内源光学信号成像的时空分辨率都较高,但是其穿透脑皮层的能力受限(大约数百微米),所以对于深层脑组织的观察就没有什么效果了。由于内源光学信号的确切生理来源至今没有定论,所以为了阐述内源光信号对应的生理意义及其与神经元电活动的关系,还需要与其他方法进行对比研究。

从其他感觉的评估方法来看,功能磁共振和诱发电位是研究的发展方向,但目前嗅觉产生、传导机制尚未完全明了,相关检查技术尚处于起步阶段,还需要进行大量的研究。目前的嗅觉研究可以根据不同的实验要求及实验条件选择不同的实验方法及实验方法的组合。嗅觉诱发电位及功能磁共振检查由于其初期投入较大,对硬件及技术条件要求较高,开展难度较大,在国内只有少数医院在从事这方面的实验。行为学方法操作简单,技术成熟,效果肯定,有很强的实用价值。组织学方法对于机理的研究十分重要,并且随着对嗅觉认知的加深,越来越多的标记物被发现,评估方法也越来越丰富。如果可以出现一种简单易行的嗅觉评估方法,那么可以极大地促进嗅觉的研究。

[参考文献]

[1] 王鸿,张伟,韩德民,等.1035例慢性鼻窦炎鼻息肉患者嗅觉功能测试结果的分析[J].耳鼻咽喉-头颈外科,2002,9(5):272-274.

[2] EDWARDS D A, THOMPSON M L, BURGE K G. Olfactory bulb removal vs peripherally induced anosmia: differential effects on the aggressive behavior of male mice[J]. Behav Biot, 1972, 7(6): 823-828.

[3] NATHAN B P, YOST J, LITHERLAND M T, et al. Olfactory function in apoE knockout mice[J]. Behav Brain Res, 2004, 150(1-2): 1-7.

[4] 林静,魏永祥,王向东,等.变应性鼻炎伴嗅觉障碍小鼠嗅黏膜的观察[J].中国耳鼻咽喉头颈外科,2008,15(8):465-468.

[5] SLOTNICK B M. Animal cognition and the rat olfactory system. TRENDS in cognitive[J]. Science, 2001, 5:5.

[6] XU W, SLOTNICK B. Olfaction and peripheral olfactory connections in methimazole-treated rats[J]. Behav Brain Res, 1999, 102: 41-50.

[7] UEBAYASHI H, HATANAKA T, KANEMURA F, et al. Acute anosmia in the mouse: behavioral discrimination among the four basic taste substances[J]. Physiol Behav, 2001, 72: 291-296.

[8] LEMASSON M, DELBé C, GHEUSI G, et al. Use of ultrasonic vocalizations to assess olfactory detection in mouse pups treated with 3-methylindole[J]. Behav Processes, 2005, 68(1): 13-23.

[9] 陈志宏,倪道凤,高扬,等.流感病毒感染后小鼠嗅感觉神经元的凋亡与再生[J].中国耳鼻咽喉颅底外科杂志,2004,10(6):324-326.

[10] BURON G, HACQUEMAND R, POURI G, et al. Inhalation exposure to acetone induces selective damage on olfactory neuroepithelium in micep[J]. Neurotoxicology, 2009, 30(1): 114-120.

[11] KIDA I, XU F, SHULMAN R G, et al. Mapping at glomerular resolution: fMRI of rat olfactory bulb[J]. Magn Reson Med, 2002, 48(3): 570-576.

[12] ZOU Z, LI F, BUCK L B. Odor maps in the olfactory cortex[J]. Proc Nat Acad Sci U S A, 2005, 102(21): 7724-7729.

[13] WAGGENER C T, COPPOLA D M. Naris occlusion alters the electro-olfactogram: evidence for compensatory plasticity in the olfactory system[J]. Neurosci Letters, 2007, 427(2): 112-116.

[14] HIRANO Y, OOSAWA T, TONOSAKI K. Electroencephalographic olfactometry (EEGO) analysis of odour responses in dogs[J]. Res Vet Sci, 2000, 69(3): 263-265.

[15] HERNANDEZ-GONZALEZ M. Prefrontal and tegmental electrical activity during olfactory stimulation in virgin and lactating rats[J] Physiol Behav, 2004, 83(5): 749-758.

[16] WEI Y, MIAO X, XIAN M, et al. Effects of transplanting olfactory ensheathing cells on recovery of olfactory epithelium after olfactory nerve transection in rats[J]. Med Sci Monit, 2008, 14(10): 198-204.

[17] BUSCHHUTER D, SMITKA M, PUSCHMANN S, et al. Correlation between olfactory bulb volume and olfactory function[J]. Neuro Image, 2008, 42: 498-502.

[18] LIU N, XU F, MARENCO L, et al. Informatics approaches to functional MRI odor mapping of the rodent olfactory bulb: OdorMapBuilder and OdorMapDB[J]. Neuroinformatics, 2004, 2(1): 3-18.

[19] SEM′YANOV K A, TARASOV P A, SOINI J T, et al. Calibration-free method to determine the size and hemoglobin concentration of individual red blood cells from light scattering[J]. Appl Opt, 2000, 39(31): 5884-5889.

动物行为学的研究方法范文第4篇

【关键词】 CCI模型; 大鼠; 疼痛行为学; 痛阈

疼痛是人们一生中经常遇到的不愉觉,它提供躯体受到威胁的警报信号,是生命不可缺少的一种特殊保护功能。另一方面,它又是各种疾病最常见的症状,也是当今困扰人类健康最严重的问题之一。根据神经生理功能,疼痛可分为生理性疼痛和病理性疼痛,神经病理性疼痛是由神经系统损伤或异常引起的一种难以治疗的疼痛状态。CCI模型是最常用的神经病理性疼痛动物模型。本研究主要观察CCI模型大鼠疼痛行为学表现。

1 资料与方法

1.1 实验动物 SPF级SD大鼠,6~8周龄,雄性,体重180~200 g,购自川北医学院实验动物中心。动物饲养环境安静,有良好的通风和空气过滤系统,室温22 ℃左右,湿度50%左右,明暗光照12 h:12 h,自由摄食,隔日更换笼具和垫料。动物适应环境3 d。雄性SD大鼠(n=48只)随机分为三组,即正常对照组(Nave组:n=16,分7、14 d亚组,每亚组8只)、假手术组(Sham组:n=16,分7、14 d亚组,每亚组8只)以及CCI组(n=16,分7、14 d亚组,每亚组8只)。

1.2 CCI模型的建立 (1)按Bennet和Xie[1]方法制作CCI模型;(2)称重:采用腹腔给药10%水合氯醛麻醉,300~500 mg/kg。侧卧位,手术侧在上,消毒,铺巾,选择左后肢,在股骨下方约l cm平行于股骨切开皮肤,用小剥离子经股二头肌间隙钝性分离肌肉,暴露坐骨神经,用神经剥离子轻柔将坐骨神经与周围软组织分离;(3)在坐骨神经分成三支前的主干部位游离神经7 mm左右,在距神经起始处(三支分叉处)上方2 mm处,用4.0含铬羊肠线结扎坐骨神经4道,每道间隔约1 mm,使被结扎的神经长约4~5 mm。注意结扎的松紧度,以打结时可见肌肉轻微抽动为准;(4)局部生理盐水冲洗,间断缝合肌肉筋膜、皮下组织以及皮肤;术毕将大鼠放入鼠笼,于温暖、安静环境自由喂养;(5)假手术组除不结扎坐骨神经外,其余同模型组;手术由同一人操作。

1.3 行为学观察 在手术后2周内,每隔1~2 d观察1次,包括大鼠的步态和左后肢的姿势、局部皮肤以及肌肉张力的改变程度、是否存在舔咬肢体现象等。

1.4 机械刺激伤害感受阈值(MWT)的测量 在安静的环境中,将大鼠单独放置于透明的有机玻璃体中,待大鼠适应环境15~30 min后,以Electronic von Frey刺激针刺激大鼠左、右足底,每只大鼠刺激3次,间隔大于10 s。大鼠会出现抬足、缩足、快速甩足以及甩足后舔足等反应。将3次读数取平均值作为机械缩足反射阈值(MWT)。各组于术前、术后第1、3、6、8、10、13天进行测量。测量时间固定为9:00~13:00。术前测定值为基础机械痛阈。

1.5 统计学处理 采用PASW Statistics 18软件进行统计学处理,计量资料以(x±s)表示,两组样本均数间的比较用t检验,组间比较采用重复资料方差分析和post hoc检验,P

2 结果

2.1 大鼠行为学变化 CCI大鼠术后健康状况良好,体重无明显减轻,毛发富有光泽,觅食饮水基本正常。术后1~2周,手术足趾并拢轻度外翻,下肢行走无力,步态呈现跛行,经常左后足悬空或不敢着地;站立时以右后肢持重,左后肢抬起并紧贴于腹部;术后14 d左右,左后肢出现比较明显的肌肉萎缩,给予轻微von Frey刺激时,大鼠经常迅速将左后肢抬起,有时放入口中舔吮;CCI大鼠左后肢悬空时间常超过25 s,CCI大鼠无自噬肢体现象。

2.2 大鼠体重变化 CCI组大鼠术后健康状况良好,体重无明显减轻,但体重增长较Sham组和Nave组略慢。各组大鼠术前基础值、术后第1、3天体重比较差异无统计学意义(P>0.05)。在术后第6、8、10、13天,CCI组大鼠体重与Nave组、Sham组比较差异有统计学意义(P0.05),见表1。

2.3 机械刺激伤害感受阈(MWT)变化 各组大鼠术前机械性痛阈比较差异无统计学意义(P>0.05)。手术前、后Nave组大鼠痛阈与Sham组比较差异无统计学意义(P>0.05)。各组大鼠非术侧机械性痛阈比较差异无统计学意义(P>0.05)。CCI组大鼠术侧痛阈在手术后第3、6、8、10、13天明显低于非手术侧,亦明显低于Sham组和Nave组(P

动物行为学的研究方法范文第5篇

【摘要】 [目的]探讨电针对SD大鼠的行为学的影响。[方法]健康SD大鼠30只,随机分为正常对照组(简称正常组)10只,模型对照组(简称模型组)10只,电针加模型组(简称电 针组)10只三组;正常组采用大平台法造模;模型组采用小平台法造模,电针组造模同模型组,给予每日1次的电针治疗。采用旷场实验检测方法,观察针灸的抗睡眠剥夺作用。[结果]电针能明显改变其行为学指标。[结论]电针可以改善其行为学,这种作用可能与电针促进神经内分泌免疫学机制有关。

【关键词】 电针;大鼠睡眠剥夺(SD);行为学;百会;三阴交

Abstract: [Objective] To investigate the effects of REMl sleep deprivation (SD) on actions to investigate the efficacy of application of electroacupuncture for treating sleep deprivation.[Methods]Thirty healthy SD rats randomly allocated to three groups (normal control,model (A1),electrotreatment groups).The rats of model (A1)group and electrotreatment group were induced in male rats by housing them on small platforms overwater,normalcontrol group rats were on big platforms overwater.After electrotreatment for electrotreatment groups,the changes of normal status and Open Field Test were measured with all rats.[Results]Electroacupuncture treatment can improve the actions.[Conclusion]Application of electroacupuncture can produce a fighting effect on sleep deprivation.The effect may be related to promoting the nerval endocrine cytokine of electroacupuncture.

Key words:electroacupuncture; rats sleep deprivation; actions;Baihui; San yinjiao

睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)是指由于某些原因导致的所需睡眠数量被迫减少[1]。本研究通过观察针刺对睡眠剥夺大鼠行为学的影响。探索针刺改善失眠等睡眠障碍患者临床症状的作用机理。

1 SD大鼠模型的建立

1.1 实验动物

健康SpragueDawley(SD)大鼠30只,雌、雄各半,体重200~250g,由成都中医药大学实验动物中心提供。动物饲养环境温度:(20±2)℃;湿度:60%~80%;水温:保持在20℃左右。

1.2 主要仪器设备

小平台(20个):根据文献[2]制成30cm×30cm×40cm鼠箱,睡眠剥夺装置为圆柱形,正中立一直径6cm,高8cm的小平台,从箱底注水,使水面离平台约1cm。每天早晚8:30更换鼠箱中的水。上午8∶00~11∶00之间在安静的房间内进行观察记录。将大鼠置于中心方格内,记录大鼠在3min旷场内的活动,彻底清洁敞箱后再进行下1只大鼠的观察。

1.3 动物造模

采用小平台水环境法,剥夺箱为30cm×30cm×40cm大小的塑料水箱,正中立一直径6cm圆形平台,箱中注满水,水面距平台面约1.0cm。大鼠在平台上可自由进食进水,如果睡眠,会因为肌张力松弛而落入水中,因而造成SD。为排除隔离、限制活动和水环境造成的应激影响,我们采用了大平台水环境法,其平台直径为18.0cm,大鼠在平台上可以睡眠,其他环境与小平台水环境法相同。SD期间持续灯光照射,室内温度控制在18℃~22℃。每天更换箱中的水,水温保持在20℃左右。正常组(大平台组)单独笼养,自然昼夜光照,电针组条件同睡眠剥夺组,共持续9d。结果:健康SpragueDawley(SD)大鼠30只,成功造模28只,实验大鼠在造模过程中死亡两只。其中正常组9只,电针组10只,模型组9只。

1.4 实验分组及处理

SD动物模型成功28只,按照随机分组的原则,分为正常组(即大平台组)、电针组、模型组。

正常对照组(简称正常组):9只,采用大平台,大鼠在已注水平台上可以自由进食饮水和睡眠;并在电针组治疗时,用与电针组相同方法进行抓放、固定,但不针刺。试验期间持续灯光照射,室温(20±2)℃。

模型对照组(简称模型组):10只,采用小平台水环境法。将大鼠放于已注水的小平台上,大鼠在平台上可自由进食饮水,如果睡眠,会因为肌张力松弛而落入水中。余同正常组。

电针加模型组(简称电针组):9只,从试验第2天开始,于每天上午9∶00针刺针灸组大鼠“百会”、“三阴交”,选用1寸30号毫针,电针,留针20min。穴位定位:根据李忠仁编著的《实验针灸学》的实验动物穴位定位。电针治疗仪:采用G6805I型电针仪(青岛生产);电针刺激参数:频率100HZ;电压24V;波形:疏密波;强度:以大鼠能安静耐受为度,约为2mA; 疗程:1次/d,共治疗9d。余同模型组。

2 电针SD大鼠一般状况的影响

模型组与电针组在早期均表现为兴奋性增高,易激惹,对外界的反应性及攻击性增强,但72h后,可见身体明显消瘦、精神萎靡、反应迟钝、警觉力下降等现象。而电针组在72h后大鼠并无身体明显消瘦、精神萎靡、反应迟钝、警觉力下降等现象。正常组全程全部精神活泼、稳定;活动如常;抓取时反抗较剧,咬人;自48h起全部对照动物耳廓、双目和四肢末颜色呈淡粉红色;144~216h,本组鼠毛由正常变为略枯槁、潮湿。

3 电针对SD大鼠的旷场实验的影响

3.1 指标检测方法

各组动物每天按组处理,并于处理后30min放入旷场中,测试其水平得分、垂直得分和中央格停留时间。旷场箱为木质箱,底面为12m 的正方形,划为25个面积相等的小方格,箱高40cm,周壁涂成黑色。测试时,将大鼠置于旷场测试箱底面中心,观察其3min内的行为。观察指标:以大鼠在中央格(即不靠近周壁的9个格子)停留的时间为中央格停留时间(time of staying in center),以大鼠穿越底面的方格数为水平得分(crossing core ),以后肢站立的次数为垂直得分(rearing core)。记录各组动物每天的垂直活动得分、水平活动得分和中央格内停留时间。并观察动物修饰行为和大小便次数。每只动物仅做一次行为测定,每次试验后,清洗旷场周壁及底面,以免上次动物余留的信息影响下次测试结果。

3.2 实验结果

实验结果见表1、2及图2~4。 表 1 不同时间大鼠在旷场反应中的水平得分(s)(略)表2 不同时间大鼠在旷场反应中的水平得分(s)(略)

图1及表1、2所示:正常组与电针组相比较,水平得分比较无意义,P=0.507(P>0.05);正常组与模型组比较有极显著差异,P=0.001(P

图2及表3、4所示:正常组与电针组相比较,垂直得分比较无意义,P=0.681(P>0.05);正常组与模型组比较有极显著差异,P=0.002(P

从图3、表5及表6可知,正常组与模型组比较有极显著差异(P

4 讨论

4.1 关于SD动物模型的选择

睡眠剥夺动物模型是引起失眠较理想的研究睡眠的手段。本研究采用小平台水环境法进行SD表明:平台面积与大鼠体重量之比为1∶1时不会产生SD,故本研究中大平台直径为18.0cm,在实验前后大平台组体重无明显变化,说明其应激水平远远低于SD组。水环境和隔离对动物确实产生一定的应激作用,这从旷场实验得分可知。由旷场实验得知,与正常组相比,大鼠SD后精神行为表现出一定的兴奋性,修饰行为或“洗脸”行为增多。我们知道修饰行为常发生于产生矛盾或害怕的情境中[3],说明SD环境使大鼠情绪非常紧张恐惧,攻击行为增多。SD时间短,表现为一定的兴奋,72h以后则有抑制趋势。正常组由于一定的应激作用,兴奋性较高,并且没有SD的影响,所以旷场实验得分优于其他各组。由于大鼠SD后兴奋性的提高,随着SD时间的延长,剥夺程度加深。

4.2 电针对SD大鼠旷场实验的影响

旷场实验(Open Field Test)是目前最常用的一种动物心理实验方法,用来研究新环境中自发活动(Spontaneous Activity)和探究行为(Explore behavior),检验受试动物在新环境下探究行为和适应性。

从测试结果可知,正常组动物的水平得分及垂直得分呈下降趋势,表明动物活动性下降。实验中观察到,正常组动物生活相对安逸,又因为旷场测试在白天进行,正是大鼠的相对安静时间,故而动物不爱活动;实验的后期尤其如此;这可能也同其对旷场环境的逐步熟悉有关[4]。但与此同时,正常组动物表现机敏、反应灵活、目光有神、空间识别能力强。模型组动物却不如此,水平得分及垂直得分均有很大的波动,在SD192h时仍相当高,在最后一次测试时仍在增加。此时动物极为疲惫,体力己衰弱而殆尽,行走时表现方向感极差。与此同时,电针组动物则表现较为稳定,波动比较小。

中央格停留时间反映动物对环境的认知能力。正常动物会避开空旷环境,迅速离开中央格,沿周边活动。如果对新环境的认知能力差,则停留在中央格的时间就会延长。从我们的测试结果来看,正常组大鼠在中央格的停留时间日益减少;事实上,这组动物在放入旷场实验箱后通常会迅速离开中央地带,行至角落或箱壁下,整理毛发,偶尔站立,少有行走。模型组动物经过长时间SD,对环境的认知能力明显下降,常反复穿越中央地带并在其中逗留,呆在中央格中的时间不断增长。电针组动物的中央格停留时间则有不同程度的下降,提示电针可以改善睡眠剥夺大鼠的空间认知能力。

此外,旷场行为测试指标还包括理毛时间(修饰时间)和排便次数。理毛是动物满足的表现;排便多则反映了动物的紧张程度高。由于我们采用改良多平台水环境法造模,接受SD的动物常常水湿毛发,放入旷场中时欲将其毛发舔干而使理毛时间增加,从而对结果产生干扰。本实验中,接受SD的动物虽然与正常动物有同样的进食进水机会,但由于中枢、躯体双重应激的影响,食欲明显下降,尤其是实验后期,进食显著减少,因此,排便次数作为考察指标的准确性特异性也不强。故而我们没有将这两项作为考察药物作用效果的指标。

参考文献

[1]Drummond SP,Brown GG.The effects of total sleep deprivation on cerebral Responses to cognitive performance[J].Neuropsychopharmacology,2001,25(5):68.

[2]Mendelson W.B,Guthrie R.D,et al.The flowerpot technique of rapid eye movement sleep deprivation[J].Pharmacol Behave,1974,2:553556.