旷场实验由Hall于1934年首次建立，是行为神经科学中最常用、最经济的筛选工具之一。该实验不需要复杂的训练过程，利用动物对新环境的自发反应，可在短时间内高效获取大量行为数据。其核心测量指标，如总运动距离和中心区活动，分别反映了动物的一般活动水平和焦虑样状态（在啮齿类中，进入危险开放区域的意愿降低被解释为焦虑样行为增加）。

随着视频跟踪技术和计算行为学的飞速发展，现代旷场实验已从传统的人工观察记录，进化到可自动追踪并分析数十个行为参数的精细化系统。这使得研究人员能够从简单的实验中挖掘出更深层次的行为表型（Behavioral Phenotype），从而更灵敏地检测基因突变、药物处理或病理模型对中枢神经系统功能的细微影响。

旷场实验的设计基于啮齿类动物的生态学特性。在自然环境中，开阔地带意味着暴露于捕食者之下的高风险，而边缘区域（如墙边、灌木丛）则相对安全。因此，当小鼠被置于一个新颖的旷场装置中时，会表现出一种典型的趋避冲突（Approach-Avoidance Conflict）：

• 趋向性（探索动机）：驱动动物移动并探索新环境以寻找资源（食物、巢穴、同伴）。

• 回避性（风险规避）：驱动动物避免暴露在开阔区域，倾向于在相对安全的边缘区域活动（称为趋触性，Thigmotaxis）。
  这种矛盾行为的平衡状态被用来推断动物的情绪状态，其中中心区域活动减少和边缘区域活动增加被解释为焦虑样行为升高。

标准的旷场装置是一个简单的方形敞箱。

• 尺寸：对于小鼠，通常为40 cm × 40 cm × 40 cm（长×宽×高）。尺寸过大可能增加变异，过小则限制活动。

• 材质：通常由白色或灰色的不透明塑料制成，以减少反射并提供与动物颜色的对比。

• 区域划分：通过软件（VisuTrack）将场地虚拟划分为两个主要区域：

  • 周边区（Periphery）：紧贴箱壁的区域（通常宽约7-10 cm）。

  • 中心区（Center）：场地中央的区域（通常为总面积的20-40%）。

• 灯光控制：实验应在隔音、弱光（需要均匀照明，不得有明显阴暗区域，老鼠有趋暗性）的旷场箱内进行，同时避免人为干扰。
  
  3.2 实验动物准备

• 品系与年龄：常用C57BL/6J等近交系小鼠，年龄通常为8-12周龄。不同品系基线活动水平差异巨大（如BALB/c小鼠比C57BL/6J更“焦虑”），必须注意品系选择和数据解读。

• 适应与饲养：实验前动物应在行为实验室内适应至少5-7天，维持12/12小时光暗周期。所有测试应在光照期内相对固定的时间进行，以控制昼夜节律的影响。

• 习惯化处理：实验前3天，每天对小鼠进行短暂的轻柔抓取，以减少操作和运输应激。

• 3.3 标准化实验流程

  阶段一：设备准备与校准

• 彻底清洁旷场箱（通常用70%乙醇溶液），以消除上一只动物留下的气味线索。

• 校准视频摄像头和跟踪软件，确保整个场地在视野内，并正确定义中心区和周边区。

• 阶段二：实验测试

• 将小鼠轻轻从饲养笼中取出，背对实验者放入旷场箱的同一角落（如西南角）。

• 立即启动视频记录和跟踪软件，开始计时。

• 让动物自由探索5-15分钟（10分钟最为常用）。

• 测试期间，实验者应保持安静，尽量避免移动或发出声响。

• 测试结束后，迅速将动物放回其家笼。

• 彻底清洁箱体，再进行下一只动物的测试。

• 阶段三：数据提取与分析
  软件自动分析视频录像，提取关键参数。

  3.4 数据分析

  关键行为指标可分为两类：
  1. 活动性指标 (Locomotion)

• 总运动距离：在整个测试期间动物移动的总路程（cm）。反映一般活动水平。

• 平均速度：总距离/测试时间（cm/s）。

• 站立次数：动物仅用后肢站立、抬起前肢探索空间的次数（Rearing）。反映探索动机。

• 2. 焦虑样行为指标 (Anxiety-like Behavior)

• 中心区活动时间：在中心区域花费的总时间（s）或占总时间的百分比。是最核心的焦虑指标。

• 中心区活动距离：在中心区域移动的距离（cm）。

• 四. 应用范围
  4.1 神经精神疾病研究

• 焦虑症研究：焦虑模型小鼠（如通过慢性应激诱导）通常表现出中心区活动时间和距离的显著减少。

• 抑郁症研究：某些抑郁模型可能同时表现出活动性下降（快感缺乏/精神运动迟滞）和焦虑样行为增加。

• 精神分裂症研究：通常使用苯环利定或安非他命等药物诱导模型，表现为自发活动过度（Hyperlocomotion）。

• 4.2 神经退行性疾病研究

• 帕金森病：神经毒素（如MPTP）诱导的多巴胺能神经元损伤模型，表现为总运动距离和站立次数减少。

• 亨廷顿病：转基因模型（如R6/2小鼠）在疾病早期常表现出活动过度，晚期则转为活动减少。

• 4.3 药理学评价

  旷场实验是中枢神经系统药物临床前筛选的一线工具。

• 抗焦虑药：如苯二氮卓类药物（地西泮），预期会增加中心区活动。

• 兴奋剂：如安非他命，预期会增加总运动距离。

• 镇静剂/抗精神病药：如氟哌啶醇，预期会减少总运动距离。

• 抗抑郁药：效应复杂，需长期给药后才可能观察到焦虑样行为的改善。

• 4.4 遗传学与表型分析

  旷场实验是表型驱动遗传学筛选的核心组成部分，用于鉴定影响自主活动或情绪行为的新基因。

• 进入中心区的次数：反映进入开阔区域的意愿。
  数据通常以均值±标准误（SEM）表示，采用t检验或方差分析（ANOVA）进行组间比较，显著性水平设为p<0.05。