高架十字迷宫由Handley和Mithani于1984年基于Montgomery的Y型迷宫原理改进而来，并经由Pellow和File等人的工作得以标准化和推广。它已成为评估啮齿类动物焦虑样行为的 “金标准” 工具。其核心优势在于无需任何训练、实验周期短（通常5-10分钟）且能提供高度可量化的行为指标。

该范式的有效性建立在生态效度之上：在自然环境中，开阔、高悬的区域意味着暴露于捕食者之下的高风险，而封闭、有遮蔽的区域则相对安全。因此，焦虑水平的增加会表现为对开放区域的回避。随着视频跟踪技术和计算行为学的发展，现代EPM实验已能从传统的几个核心指标，扩展到对行为序列、运动动力学等更精细参数的捕捉，从而更灵敏地揭示基因、药物或环境 manipulation 对情绪状态的细微影响。

EPM实验的设计巧妙地利用了啮齿类动物的两种内在动机：

1. 探索动机：驱动动物去探索新奇环境以寻找资源、配偶和逃生路线。

2. 回避动机：对潜在危险的恐惧，包括对高悬开放空间的先天恐惧（恐高性）和对明亮光照的厌恶（明暗偏好）。
   这两种动机在迷宫中形成冲突：探索动机促使动物进入所有臂，而回避动机则阻止其进入开放臂。焦虑水平升高会增强回避动机，导致动物在闭合臂中停留的时间更长。因此，动物在开放臂中的活动水平被解释为焦虑样行为的反向指标。

调控EPM中行为表现的神经机制复杂，涉及多个脑区和神经递质系统：

• 杏仁核：是处理恐惧和焦虑的核心脑区。其过度激活（特别是中央杏仁核CeA）会显著减少开放臂探索。

• 终纹床核：是延伸杏仁核的一部分，在整合应激和焦虑信息中起关键作用。

• 海马：参与情境恐惧的编码和空间记忆，影响动物对迷宫安全与危险区域的判断。

• 前额叶皮层：尤其是边缘下皮层，参与恐惧消退和行为抑制的调节。

• 神经递质系统：GABA能系统（特别是苯二氮卓类受体）的激活具有明确的抗焦虑效果，增加开放臂探索。5-羟色胺能系统和CRF系统的激活则促进焦虑样行为。多巴胺能系统也参与调节与焦虑相关的动机过程。

标准的EPM装置由一个中央平台和四个放射臂组成，整体抬高距地面50-70 cm。

• 开放臂：两条相对的开臂，通常无侧壁，底部为平坦表面。

• 闭合臂：两条相对的闭臂，装有高侧壁（通常高15-20 cm），顶部开放。

• 尺寸：对于小鼠，每臂长通常为30-35 cm，宽5-7 cm。中央平台约5×5 cm。

• 材质：通常由灰色或黑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。

• 环境控制：实验应在隔音、弱光（中央平台照度约30-50 lux）的行为实验室内进行。开放臂和闭合臂的亮度应均匀一致，以避免亮度偏好干扰结果。

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。不同品系基线焦虑水平差异巨大（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（通常在上午），以控制昼夜节律和激素水平的影响。

• 习惯化处理：实验前将动物从饲养室移至行为测试室外的准备区，适应至少1小时，以减少操作和运输应激。

阶段一：设备准备与校准

1. 彻底清洁迷宫（通常用70%乙醇溶液或稀释的醋酸溶液），特别是开放臂，以彻底消除上一只动物留下的气味线索。

2. 校准视频摄像头和跟踪软件，确保整个迷宫在视野内，并正确定义各臂的区域。

阶段二：实验测试

1. 将小鼠轻轻从准备笼中取出，背对实验者放入迷宫的中央平台，使其头朝一个开放臂。

2. 立即启动视频记录和跟踪软件，开始计时。

3. 让动物自由探索5分钟（最常用时长）。测试时间过长（如10分钟以上）会使探索动机下降，增加假阴性结果风险。

4. 测试期间，实验者应离开测试室或在隐蔽处观察，保持绝对安静。

5. 测试结束后，迅速将动物放回其家笼。

6. 彻底清洁整个迷宫，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。

关键行为指标可分为两类：
1. 经典焦虑样行为指标

• 开放臂停留时间比例：在开放臂中花费的时间 / 总测试时间 × 100%。是最核心、最可靠的焦虑指标。

• 开放臂进入次数比例：进入开放臂的次数 / 进入所有臂的总次数 × 100%。

• 开放臂进入次数

• 闭合臂停留时间

2. 一般活动性指标（用于排除运动障碍对焦虑指标的混淆）

• 进入所有臂的总次数：反映动物的总体活动水平。

• 闭合臂进入次数

• 中央平台停留时间

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。注：开放臂停留时间比例和进入次数比例这两个指标应同时变化，且与总活动性无显著相关，其结果才可解释为焦虑样行为的改变。

• 焦虑模型验证：慢性不可预测温和应激、社会挫败应激等模型通常表现出开放臂探索的显著减少。

• 焦虑机制研究：用于研究特定脑区、基因或分子在焦虑产生中的作用。

EPM是抗焦虑或致焦虑药物临床前筛选的核心工具。

• 抗焦虑药：如苯二氮卓类药物（地西泮）、5-HT1A受体激动剂（丁螺环酮），预期会增加开放臂停留时间和比例。

• 致焦虑药：如FG-7142（GABA-A受体反向激动剂）、育亨宾（α2-肾上腺素能受体拮抗剂），预期会减少开放臂探索。

• 新型药物开发：用于筛选具有抗焦虑潜力的天然产物或新化学实体。

• 阿尔茨海默病：某些AD模型小鼠在疾病早期表现出焦虑样行为增加。

• 亨廷顿病：转基因模型可能表现出异常的行为模式。

• 自闭症谱系障碍：一些ASD模型小鼠也伴有焦虑样表型。

EPM是表型驱动遗传学筛选的核心组成部分，用于鉴定影响情绪行为的新基因。