声音行为分析系统助力探究自发性打哈欠频率可预测雄性大鼠性动机强度
2026-08-20 来源:本站 点击次数:67如何客观量化动物的“动机”与“情绪状态”是一项重要挑战。我们无法通过语言询问一只大鼠“你现在感觉如何”，但动物会通过行为模式和社交信号持续输出其内在状态。今天要介绍的这项研究，正是通过分析大鼠发出的超声波声音，发现那些自发性打哈欠更频繁的雄性大鼠，在面对异性时会发出更多、更快、种类更丰富的求偶叫声，展现出显著更强的性动机，一起来看看吧！
1. 研究背景
1.1 超声发声：大鼠的情感晴雨表
大鼠是高度社会化的啮齿类动物，它们之间的交流不仅依赖视觉和嗅觉，还大量使用我们人类无法听见的超声频段声音（Ultrasonic Vocalizations, USVs）。这些声音绝非无意义的生理噪音，而是具有明确情感效价的社交信号：
- 22 kHz USVs：通常在恐惧、疼痛或社交挫败情境下发出，被学界公认为负性情绪（如警报、痛苦、屈服）的行为指标。
- 50 kHz USVs：在玩耍、求偶、摄食等愉悦或期待情境中大量出现，反映积极情感状态（如愉悦、奖赏期待和社交亲近）。
尤其值得关注的是，50 kHz USVs内部还可进一步细分为扁平波（Flat）、调频波（Frequency-Modulated, FM） 和颤音（Trill） 等亚型。这些不同声学结构的叫声可能承载着更为精细的社交信息。
1.2 打哈欠品系：天然的个体差异模型
该研究经过多代选育，从Sprague-Dawley（SD）大鼠中成功分离出两个在自发性打哈欠频率上存在较大差异的亚系：
- 高打哈欠品系（High-Yawning, HY）：自发性打哈欠频率高达 20次/小时；
- 低打哈欠品系（Low-Yawning, LY）：自发性打哈欠频率仅为 2次/小时。
内在的神经差异，是否会进一步体现在求偶时的声学交流行为上？HY大鼠是否会发出更多的声音，这正是该研究要回答的核心问题。
2.1 实验动物与分组
该研究共使用24只成年雄性大鼠，分为三组，每组8只：
- HY组：高打哈欠品系；
- LY组：低打哈欠品系；
- SD组：未经选育的普通大鼠，作为对照。
雌性刺激鼠的准备：实验中的“诱饵”为雌性SD大鼠，通过人工诱导其进入完全发情期。
2.2 四臂迷宫测试
研究者自行设计并搭建了一座四臂迷宫，其结构如下：中央区域通过四根直径12cm、长25cm的管道，连接至四个末端方盒（40×30×30cm）。每个方盒与管道之间设有带孔隔板，允许视觉、听觉和嗅觉信号自由传递，但杜绝直接身体接触。
实验时，四个方盒中分别放置：
- 一只HY雄性
- 一只LY雄性
- 一只SD雄性
- 一个空盒（作为空白对照）
实验当天，一只处于完全发情期的雌性SD大鼠被放入中央区域，允许其自由探索整个迷宫系统5分钟。雌鼠可以自主选择接近任何一个方盒，而雄鼠则无法主动接触雌鼠，仅能通过隔板进行多感官交流。整个5分钟测试期间，系统持续记录雄性方盒一侧发出的所有50 kHz USVs。
2.3 Noldus行为学工具
这里介绍诺达思为该研究提供的声音行为学分析解决方案：在每个雄性方盒上方7.5cm处，各安装一个频率响应高达150 kHz的专用超声波麦克风，采样率设置为214 kHz，精准捕捉大鼠发出的全部超声频段信号。使用声音行为分析系统(UltraVox XT)进行声音行为分析。声音行为分析系统（UltraVox XT）可以通过捕获完整的声谱，处理和分析啮齿动物的超声波声和其它动物的声音。
3.结果
3.1 三种雄性都能发声，但质与量差异显著
实验首先确认，在发情雌鼠靠近时，所有三组雄性均能发出全部三种类型的50 kHz USVs，说明该研究所用的四臂迷宫范式能够有效诱发声学交流行为，且所有品系的发声能力完整。然而，进一步的定量分析揭示了组间的差异。
研究通过各类USVs总数对比发现：扁平波HY组发出声音数量显著高于LY组和SD组；调频波HY组发出数量同样显著高于LY组和SD组；颤音三组之间无显著差异。其次，HY鼠并非所有叫声都增多，而是选择性地增加了扁平波和调频波这两类与奖励期待和积极唤醒密切相关的亚型，这暗示其内在动机状态存在质的差异。另外，首次发声潜伏期对比，HY组在雌鼠进入刺激区后，发出第一声USVs的平均潜伏期显著短于LY组和SD组。这表明HY鼠对性刺激的反应速度更快、初始兴奋性更高。
有/无雌鼠条件下的发声次数对比，展示了每组雄鼠在有性刺激与无性刺激两种条件下的发声变化（表1）：SD组有雌鼠时，调频波和颤音显著增加，但扁平波无显著变化；LY组有雌鼠时，扁平波、颤音、调频波均显著增加，增幅可观；HY组有雌鼠时，全部三种亚型均显著增加，且增量最为惊人，扁平波从21.0增至41.87，调频波从83.5增至154.75，绝对值在所有组别中最高。
数据表明，HY鼠的发声增多是特异性针对雌性性刺激的主动反应，而非笼统的活动增加或自发发声。同时，HY鼠在有雌鼠时的发声绝对值和增量均居三组之首。
3.2 声学特征：品质相似，数量不同
研究还分析了三种叫声的声学参数（主频、峰值频率等），发现同一类型叫声的频谱特征在HY、LY、SD三组间高度相似，说明声音的品质属性相似，不存在“跑调”或“音色异常”问题。差异体现在发声数量和反应潜伏期上，这进一步支持了“HY鼠动机更强”的结论。
4.总结
研究结果表明，自发性打哈欠频率可以作为预测雄性大鼠性动机强度的一个可靠行为指标。HY大鼠之所以在“相亲会”中表现得更积极——发出更多的调频波和扁平波、反应更快、叫声总量更大——很可能源于其中脑边缘多巴胺系统的固有功能差异，使其对自然奖赏（如异性相关线索）更为敏感。
当一只高打哈欠的大鼠在四臂迷宫中唱响更多、更快、更热情的发声时，它实际上正在用最本能的方式告诉我们：我对奖赏的渴望，已经写在基因和声音里了。
参考文献
Cortes C, Mora A, Ibarra-Hernández JM, Ugarte A, Eguibar JR. High-yawning male rats are more sexually motivated when exposed to sexually receptive female rats in a multichoice sexual paradigm. IBRO Neurosci Rep. 2026 Apr 21;20:713-719. doi: 10.1016/j.ibneur.2026.04.009. PMID: 42158380; PMCID: PMC13181287.
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