随着工作、生活节奏加快,压力增大,焦虑是临床常见症状,过度焦虑可导致
焦虑症、抑郁症等心理 疾病,严重影响人们的生活质量和健康水平。焦虑状态动物模型的制作对进一步研究疾病十分重要。
高架十字迷宫(elevated plus maze,EPM)实验是利 用动物对新异环境的探究特性和对高悬敞开环境的 恐惧形成矛盾冲突行为来考察动物的焦虑状态,是动物焦虑行为学研究中较为经典的测试。但目前对于 EPM实验的应用并无统一标准。本文通过检索以往应用这项实验评价大鼠焦虑状态的研究,并进行整理分析,以期为后续使用该方法评价焦虑大鼠模型提供参考。
01高架十字迷宫的装置
常用的高架十字迷宫多在温度、湿度相对稳定、进行过遮光处理、安静的房 间里设置4个高于地面的十字交叉窄臂。十字臂距离地面的高度通常为40-70cm,其中50cm的较多,一般不超过75cm。2条开放臂的尺寸 多为45cm以上的长度、宽度为10cm 或15cm,边 为1cm的臂高。另外两条多为长宽与开放臂相 同的封闭臂,其臂高多为30cm 或40cm 以上, 仅发现一项研究中封闭臂的臂高为12cm。4条 臂之间的中央连接区多为15cm×10cm 或10cm ×15cm的正方形,如图,A:十字臂距地面的高度 B:开放臂长度 C:开放臂宽度 D:开放臂臂高 E封闭臂臂高 F:中央连接区
02将大鼠放置入EPM的初始状态
高架十字迷宫开始时多将单只实验大鼠置于迷宫中央平台区,大 鼠头朝向其中一个开放臂或封闭臂,也有研究开始时将大鼠放置于其中一个开放臂,头朝中央区域。
03大鼠提前进入实验环境时间
一般提前15min将大鼠放入EPM 实验房间,使其适应环境,也有实验提前1h或2h。
04实验时长
大多数文献中每只大鼠在EPM 实验时间为5min,少数研究将时间延长到10min,甚至更长时间。
05高架十字迷宫实验结果评判方法
EPM实验过程中,通常由操作者人工或通过迷宫上设置的摄像、
使用VisuTrack动物行为分析跟踪设备(上海欣软)记录大鼠进入开放臂次数 (open arm entry,OE)、开放臂停留时间(open arm time,OT)、进入封闭臂次数 (closed arm entry, CE)及封闭臂停留时间(closed arm time,CT),并计算进入开放臂次数 百分比 [OE% = OE/(OE +CE)×100%]以及在开放臂 停留时间百分比 [OT%=OT/(OT+CT)×100%]。OE及OT减少反映大鼠焦虑情绪加重。
也有研究在此基础上增 加了各臂的总出入次数这一评判指标,以帮助判断受试大鼠的活动水平。各臂总出入次数减少表明大鼠活动水平降低,在排除其他因素后,可推测大鼠的 焦虑情绪加重。
06焦虑模型大鼠造模成功实验结果
在大多数 使用慢性应激方法制造焦虑模型大鼠的研究中,造 模结束后多将焦虑造模后的大鼠与未进行造模的空白大鼠同时进行EPM 实验检测,通过焦虑模型组大鼠在 EPM中的表现与同期空白组对比分析,判定是否造模成功。
07注意事项
- 高架十字迷宫实验基于大鼠对于开放、无保护以及高悬环境的恐惧、对新事物的好奇以及天生对黑暗环境的倾向,形成“探究-规避”行为冲突,模仿人类的焦虑状态。
- 测试过程中若大鼠对开放环境的探究减少则表明焦虑情绪增加,是经典的动物焦虑行为 测试仪器。但在操作过程中,由于设备以及操作细节的差别造成实验结果未能有客观统一标准,多靠 造模前后比较或与空白组数据比较以判断造模后的大鼠是否存在焦虑情绪。
- 高架十字迷宫距离地面较高,相当于人站在峭壁上, 使实验大鼠产生恐惧和不安心理。其中高架十字迷宫中的 封闭臂因有一定的遮挡,形成在高悬环境中的相对 保护,并对光线起一定遮蔽效果,满足大鼠的嗜暗性倾向;开放臂则造成了大鼠对高悬敞开明亮环境的 惧怕 与探究天性的矛盾。
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在高架十字迷宫实验中,焦虑状态越严重的大鼠,对高悬敞开环境的惧怕愈盛,探究性行为愈少。高架十字迷宫中十字交叉窄臂的宽度会决定开放臂的敞开环境以及封闭臂的安全感,影响这两者的差别程度,同时也会决定中央连接区的面积,间接影响大鼠在中央
连接区的等待时间。开放臂与封闭臂的差别在于封闭臂的臂高,结合大鼠的自身高度考虑,臂高需要达到一定的高度才能形成封闭环境,给予大鼠安全感,诱导大鼠的探究行为以完成实验。
将大鼠放置进入高架十字迷宫的初始位置为中央连接区,头朝封闭臂则开始实验时就使其倾向躲避,进入保护环境,但这一操作可能会使实验大鼠在实验全程错过开放臂。而在初始时大鼠面向开放臂,使高 悬敞开环境对大鼠起到一定的新奇刺激,让其陷入 探究与回避的矛盾,更有利于通过进入开放臂的时 间及次数客观评价其焦虑程度。若初始状态时就将 大鼠放置于开放臂,则高悬敞开环境可能放大大鼠的惧怕,进而造成实验结果失真。在进行实验之前, 大鼠应当提前进入实验的房间,适应其温度、湿度以 及光线等环境情况,避免大鼠突然进入新的实验环 境造成的不适影响实验结果。在高架十字迷宫实验中,如果实验时间过短,未等实验大鼠适应环境就提取数 据,可能造成实验结果不真实;而实验时间过长,可能导致大鼠对开放环境的新奇度降低,也可能由于拉长整个实验的观察时长,导致大鼠因生活节律影响造成差别。
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