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【關(guān)鍵詞】： 高架十字迷宮   曠場實驗   懸吊實驗

　　肖獻(xiàn)忠等構(gòu)建  H SF1 基 因 缺 陷 的 小 鼠 模型[ 4 ],為研究 HSP s提供了好的實驗動物模型 。 San2t o s等發(fā)現(xiàn) HSF1 基因缺陷小鼠的大腦出現(xiàn)了形態(tài)學(xué)改變 ,鏡下觀察發(fā)現(xiàn)其大腦的室周組織中出現(xiàn)細(xì)胞空泡化 、 胞內(nèi)出現(xiàn)無結(jié)構(gòu)聚集物 、 核固縮等現(xiàn)象 ,這種改變表現(xiàn)為基因累積效應(yīng)。但這些腦部結(jié)構(gòu)的改變是否對小鼠神經(jīng)系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響及其影響程度 ,至今尚不清楚 。 很多研究表明 ,某些有重要生理功能的單個基因被敲除后 , 基因缺陷動物的行為會出現(xiàn)一系列的改變 , 如 L ahde s m ak i發(fā)現(xiàn)腎上腺受體 α2 基因缺陷的小鼠表現(xiàn)出豎毛行為增加 ,運動能力受損 ,焦慮行為增多以及晝夜節(jié)律的改變。B u r ne發(fā)現(xiàn)維生素 D 受體基因缺陷小鼠的運動功能明顯受損 , 但對于小鼠的認(rèn)知功能不造成影響 。HSF1基因在個體的應(yīng)激反應(yīng)中有著重要生理功能 ,HSF1基因缺陷也可能會導(dǎo)致個體出現(xiàn)很多的行為改變 。 我們在對 H SF1在應(yīng)激中的作用的研究過程中 ,觀察到 H SF1 基因缺陷小鼠在飼養(yǎng)籠內(nèi)的自發(fā)性活動減少 ,除了自發(fā)活動改變外 ,是否還存在其它方面的行為改變 ? 這些行為改變的原因是什么？為對這些問題作進(jìn)一步的了解 , 本研究采用多種行為觀察方法從情緒性 、探索行為 、工作記憶能力以及運動能力四個方面對 H SF1 基因缺陷小鼠的行為進(jìn)行評估 ,以探討 H SF1 對小鼠大腦功能的影響 ,為進(jìn)一步的研究提供基礎(chǔ) 。

2 　 材料與方法

2 . 1 　 實驗動物及分組

24 ～28 周齡雄性 H SF1 基因敲除小鼠 39 只( HSF1 - / - ) ,野生型小鼠 36 只 ( HSF1 + / + ) 。 實驗動物從美國德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心引進(jìn)[ 4 ],由中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院實驗動物中心繁殖 。曠場實驗對基因缺陷小鼠的行為改變影響　

2 . 3 　 行為觀察指標(biāo)

　　 所有的動物均在上午 9 點開始依次進(jìn)行以下 7項行為學(xué)觀察實驗 , 完成一項實驗后放回原來的籠中休息 20 m i n 。 所有實驗均由兩名熟練掌握行為測驗方法的實驗人員共同進(jìn)行評定 。

2 . 3 . 1 　 情緒性水平評定 　 

參照 A de r等的方法[ 8 ],按照吳大興等編制的中國地鼠情緒性水平評定量表進(jìn)行評定。具體方法如下 : 打開籠箱 , 用鑷子夾住小鼠尾巴 , 以是否困難來評定取出難易 , 1 ～2 次抓住 ,認(rèn)為較易 ,記為 0分 ; 3～4次認(rèn)為困難 ,記為 1分 ; 大于等于 5 次認(rèn)為極困難記為 2 分 。夾住尾巴后 ,頭朝下 ,力度以鼠不掉地為準(zhǔn) ,然后觀察 30 s, 以評定掙扎程度 、 發(fā)聲 、 排便 ; 掙扎程度以鼠四肢不動或輕微掙扎記 0 分 ; 四肢掙扎 , 背部彎曲 , 頭朝上但未達(dá)到尾部記 1 分 ; 劇烈掙扎 ,翻身至尾部或者嘶咬鑷子記 2分 ; 發(fā)聲程度以被夾住后無叫聲或 1 ～4 次嘰嘰叫 ,間隔時間長記 0 分 ; 5 ～10 次尖叫記 1 分 ;大于等于 10 次尖叫 , 急促 , 記 2 分 ; 自發(fā)性排尿 , 以無排尿記 0分 ; 有排尿記 1 分 ; 自發(fā)性排便 , 以無排便記 0分 ; 有排便記 1 分 ,將五項得分相加得出情緒性水平的總分 ,范圍為 0～8 分 。

2 . 3 . 2 　 高架十字迷宮實驗 　 

用高架十字迷宮實驗來測定動物的情緒喚醒度[ 10 ]。實驗裝置為一木制黑色高架十字迷宮 。 迷宮包括兩條開放臂 ( 50 c m ×10 c m )和兩條閉合臂 ( 50 c m × 10 c m × 40 c m ) ,由中央?yún)^(qū) ( 10 × 10 c m ) 聯(lián)結(jié) , 迷宮放置在 50 c m 的高架上 。實驗開始時把動物面朝閉臂放置 ,觀察 5 m i n活動情況 。 觀察指標(biāo)為 : 開臂進(jìn)入次數(shù)和時間 ,閉臂進(jìn)入次數(shù)和時間 。 計算入臂次數(shù) 、 開臂次數(shù)在總?cè)氡鄞螖?shù)中的比率 。

2 . 3 . 3 　 曠場實驗 　 

曠場實驗是一個經(jīng)典的行為學(xué)實驗 ,能很好的評定動物的情緒性水平以及在開放的陌生環(huán)境中的探索行為[ 11 ]。實驗裝置為木制曠場 ( 100 c m × 100 c m × 30 c m ) , 底部用筆劃分成 25 個20 c m × 20 c m 方格 ,沿墻格稱為周圍格 , 其余為中央格 ,將動物放置在中央格 , 觀察 5 m i n 內(nèi)活動情況 。觀察指標(biāo)為 : 中央格爬行次數(shù) , 周圍格爬行次數(shù) , 爬行總格數(shù) 。

2 . 3 . 4 　 簡易迷津?qū)嶒?nbsp;　 

該實驗反映動物在較為封閉的環(huán)境中的自發(fā)探索行為[ 12 ]。簡易迷津箱為一120 c m × 20 c m × 20 c m 木箱 , 以木板間隔成 8 格 , 隔板下方有容納小鼠通過的小洞 , 左中右隨機(jī)排列 。木箱分為起始端和目的端 。 實驗時將小鼠放于起始端的方格內(nèi) , 觀察 5 m i n 動物活動情況 。觀察指標(biāo)為 : 5 m i n爬行總格數(shù) 。曠場實驗對基因缺陷小鼠的行為改變影響

2 . 3 . 5 　T2 CAT 實驗 　

Ge rl a i發(fā)明的 T - C A T方案基于動物探新的本能 , 能很好地測量出動物的探索動機(jī)和工作記憶能力。 T - C A T包括兩條臂 — — —起始臂 ( 直臂 ) 和目的臂 ( 橫臂 ) , 均為 75 c m × 12 c m× 20 c m ,兩臂交叉呈 T型 ,起始臂的末端 24 c m 處通過活動門隔出一個起始區(qū) 。 目的臂的兩個入口處也有活動門 。 整個實驗包括 1 次被動選擇測驗和 14次主動選擇測驗 。**次為被動選擇測驗 , 目的臂一端入口的活動門關(guān)閉 , 動物只能探索目的臂的一端 ,當(dāng)實驗動物探索完目的臂并自行回到起始臂后 ,把起始臂的活動門關(guān)閉 ,動物在起始區(qū)內(nèi)待 5 s 。從**次開始連續(xù)進(jìn)行 14 次主動選擇測驗 。同時打開兩個活動門 ,動物開始探索目的臂 ,當(dāng)動物進(jìn)入其中一端時 ,關(guān)上另一端的活動門 。當(dāng)動物完成探索回到起始臂后 ,關(guān)上起始臂的活動門 ,讓動物在起始臂內(nèi)待 5 s,完成一次探索 。隨后的 2 ～14 次探索均按以上程序進(jìn)行 。由于老鼠具有探新的本能 , 因此每次探索會傾向于進(jìn)入上次探索未去的目的臂 。 記錄 14次主動選擇測驗中的轉(zhuǎn)換次數(shù) , 以及完成 15次選擇所花時間 。

2 . 3 . 6 　 獨木橋通過實驗 　 

采用獨木橋通過實驗來評定動物的運動平衡能力 。 實驗裝置為一個木制獨木橋 ( 100 c m × 1 c m ) , 分為起始端和目的端 , 目的端有一 小 平 臺 ( 10 c m ×10 c m )[ 14 ]。獨 木 橋 放 置 在30 c m 的高處 。實驗開始時讓小鼠在平臺上適 應(yīng)5 m i n后把小鼠放置在獨木橋的起始端 ,記錄動物到達(dá)目的平臺的時間 , 實驗限時 1 m i n, 如果未完成或者從獨木橋上跌下均算失敗 , 時間記為 60 s 。每只小鼠連續(xù)進(jìn)行三次實驗 , 計算小鼠到達(dá)平臺三次的平均時間 ,每次試驗間隔 1 m i n 。

2 . 3 . 7 　 懸掛實驗 　 

采用懸掛試驗來評定動物的四肢肌力和運動平衡能力 。懸掛實驗的器材為一根1 m 長的鐵絲 ( 直徑 2 mm ) , 平行置于離地 50 c m 處 ,鐵絲的一端有一個逃生的入口[ 15 ]。實驗時讓小鼠前肢抓緊鐵絲的一端 ,每次實驗 3 m i n,共進(jìn)行 3 次 ,每次實驗之間間隔 30 s 。 如果小鼠能在鐵絲上懸掛3 m i n或者能移動到逃生入口算作實驗成功 , 記為 1分 ; 如果 3 m i n內(nèi)從鐵絲上掉下算實驗失敗 , 記為 0分 。 計算小鼠三次懸掛實驗的總分 。

2 . 4 　 數(shù)據(jù)處理

　　 所有數(shù)據(jù)都采用獨立樣本 t檢驗 , 差異顯著性設(shè)為 p < 0 . 05 ,所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計均在 Supermaze動物行為學(xué)分析軟件包上完成 。

總結(jié)：

為研究HSF1基因缺陷小鼠的行為特征,探索HSF1基因在小鼠行為表現(xiàn)中的作用。選取6~7個月大雄性HSF1基因缺陷小鼠39只及野生型小鼠36只進(jìn)行情緒性評分、曠場實驗、高架十字迷宮實驗、簡易迷津?qū)嶒灐?/font>T-CAT實驗、獨木橋?qū)嶒灪蛻覓鞂嶒炓杂^察其情緒性喚醒水平、焦慮水平、探索行為、工作記憶能力和運動能力。結(jié)果表明HSF1基因缺陷小鼠的情緒喚醒水平和焦慮水平較低、探索行為減少、T-CAT中轉(zhuǎn)換率較低,提示小鼠的情緒、探索動機(jī)和工作記憶受HSF1基因的調(diào)控。