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大鼠曠場和新穎尋求行為的個體差異及其關係研究
日期：2025-07-28 09:53
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摘要：
大鼠曠場和新穎尋求行為的個體差異及其關係研究
1 . 序言
研究表明， 大鼠初次進入新穎環境中時運動反應性的高低和成癮效應具有重要關係。例如，大鼠 在不可逃離的運動箱中( inescapable novelty chamber )的運動反應可以預測其對****尼古丁和酒精的自身給藥行為 ( Nadal et al., 2002 ;Piazza et al., 1989; Suto et al., 2001 ) ; 動物在運動場迷津( play g round maze ) 中趨近新穎物體的運動行為及在位置偏愛模型( place preference )中表現出的進入新穎環境的 運動行為與****的C P P 效應有著關聯( Klebaur et al., 1999; Robinet et al . , 19 98 ) 。 值得注意的是， 動物在新環境中的運動行為， 是一種“ 混合” 性質的運動表現， 有研究者稱之為“ 多運動表型” ( hyperactivity profile ) 。它同時包括動物試圖逃離該環境的嘗試與努力， 以及動物在新環境中的探索性行為( Exner&Cla k , 1 9 9 3 ) 。在這種意義上，率先區分動物的這兩種性質的行為並探討其個體差異性便體現出重要性。 實驗一在以往研究者設計的行為模型的基礎上，通過自行設計的曠場行為及新穎尋求行為連續測量模型， 試圖從行為學層麵對這兩種行為進行區分，為後續實驗中考察不同成癮行為效應和不同的先天運動行為特征之間的關係做準備。
2 . 材料和方法
2 .1實驗動物
實驗動物為雄性Sprauge Dawley ( SD ) 大鼠20 隻， 起始體重180 - 220 克( 中國科學院遺傳研究所實驗動物中心提供， 許可證號: 1 9 9 0 3 6 ) 。動物在50 cm x 22.5c m x 30cm的不鏽鋼籠中群居飼養，自由飲水進食。光周期為7:00 - 19:00 ，實驗在光周期完成( 10:00 - 18:00 ) 。 實驗室溫度控製在20-22 C， 相對濕度為40%左右。 正式實驗開始前，提前3 天使動物適應實驗主試人員的實驗操作， 排除非實驗特異性的應激因素。
研究表明， 大鼠初次進入新穎環境中時運動反應性的高低和成癮效應具有重要關係。例如，大鼠 在不可逃離的運動箱中( inescapable novelty chamber )的運動反應可以預測其對****尼古丁和酒精的自身給藥行為 ( Nadal et al., 2002 ;Piazza et al., 1989; Suto et al., 2001 ) ; 動物在運動場迷津( play g round maze ) 中趨近新穎物體的運動行為及在位置偏愛模型( place preference )中表現出的進入新穎環境的 運動行為與****的C P P 效應有著關聯( Klebaur et al., 1999; Robinet et al . , 19 98 ) 。 值得注意的是， 動物在新環境中的運動行為， 是一種“ 混合” 性質的運動表現， 有研究者稱之為“ 多運動表型” ( hyperactivity profile ) 。它同時包括動物試圖逃離該環境的嘗試與努力， 以及動物在新環境中的探索性行為( Exner&Cla k , 1 9 9 3 ) 。在這種意義上，率先區分動物的這兩種性質的行為並探討其個體差異性便體現出重要性。 實驗一在以往研究者設計的行為模型的基礎上，通過自行設計的曠場行為及新穎尋求行為連續測量模型， 試圖從行為學層麵對這兩種行為進行區分，為後續實驗中考察不同成癮行為效應和不同的先天運動行為特征之間的關係做準備。
2 . 材料和方法
2 .1實驗動物
實驗動物為雄性Sprauge Dawley ( SD ) 大鼠20 隻， 起始體重180 - 220 克( 中國科學院遺傳研究所實驗動物中心提供， 許可證號: 1 9 9 0 3 6 ) 。動物在50 cm x 22.5c m x 30cm的不鏽鋼籠中群居飼養，自由飲水進食。光周期為7:00 - 19:00 ，實驗在光周期完成( 10:00 - 18:00 ) 。 實驗室溫度控製在20-22 C， 相對濕度為40%左右。 正式實驗開始前，提前3 天使動物適應實驗主試人員的實驗操作， 排除非實驗特異性的應激因素。
2 .2實驗裝置
2 .2 .1曠場活動量測定裝置
直徑為98cm，高60cm的鐵製圓桶形曠場，底麵貼有藍色不乾膠。計算機自動監測係統監測動物運動軌跡和活動量。上海軟隆科技發展有限公司可提供曠場活動分析係統。
2 .2 .2新穎尋求能力測定裝置
同曠場活動量測定裝置 ( 內置新穎物體) 。
2 3實驗程序
2 .3 .1曠場活動量測定程序
大鼠在實驗室適應1 周。實驗正式開始後 ( 第1天)將大鼠直接置於曠場的中心位置，記錄動物在曠場內1 5分鐘的活動距離 (活動量) ，每5分鐘為1個時段， 據此活動量將動物分為高曠場活動量大鼠和低曠場活動量大鼠。測試時實驗室內給予70分貝的白噪音，並將非測試動物與測試動物隔離。
2 .2 .1曠場活動量測定裝置
直徑為98cm，高60cm的鐵製圓桶形曠場，底麵貼有藍色不乾膠。計算機自動監測係統監測動物運動軌跡和活動量。上海軟隆科技發展有限公司可提供曠場活動分析係統。
2 .2 .2新穎尋求能力測定裝置
同曠場活動量測定裝置 ( 內置新穎物體) 。
2 3實驗程序
2 .3 .1曠場活動量測定程序
大鼠在實驗室適應1 周。實驗正式開始後 ( 第1天)將大鼠直接置於曠場的中心位置，記錄動物在曠場內1 5分鐘的活動距離 (活動量) ，每5分鐘為1個時段， 據此活動量將動物分為高曠場活動量大鼠和低曠場活動量大鼠。測試時實驗室內給予70分貝的白噪音，並將非測試動物與測試動物隔離。
2 .3 .2新穎尋求行為測定程序
l )適應程序
適應程序共2天， 其中第1天動物曠場活動量的測定也同時作為大鼠對該環境的適應過程。大鼠第1 天和第2天在測定裝置中各停留、適應 15 分鐘，兩天共30 分鐘。動物在此環境中時，給予70分貝白噪音掩蔽。
2 )測定程序
實驗第3和第4 天，連續2天測量大鼠的新穎尋求行為。 測試時提前在曠場中心置入7cmx 7cmx 7cm的新穎物體，第3天和第4天的新穎物體分彆為橡膠塊與鐵籠。考慮到大鼠避光趨暗和在曠場中避免停留在曠場中心的生物本性，依據大鼠平均身長，設定以曠場中心為圓心，10厘米為半徑的區域為 “新穎尋求區域’，記錄動物在新穎尋求區域停留的時間，作為新穎尋求行為的量化指標，測試時間共15分鐘，測定時給予白噪音掩蔽。根據大鼠在15分鐘新穎尋求測試中停留在新穎尋求區域的時間，將大鼠分為高、低新穎尋求大鼠。大鼠的曠場運動行為及新穎尋求行為的運動軌跡和新穎尋求行為分析模式
2 . 4統計方法
根據大鼠在曠場運動行為測定中0-5 , 0-15分鐘活動量，按照中位分法將動物分為高曠場活動量大鼠( 活動量高於中位數的50% 動物) 和低曠場活動量大鼠( 活動量低於中位數的50% 動物) ，即: SHR0一5 ,n = 1 0 vs.SLR-0-5 , n--10 ; 或SHRes 0-15 , n = 10 vs . SLRes 0_ 15 , n = 10 。分彆考察SHR和SLR大鼠 在第3 天和第4天的新穎尋求行為， 量化指標為動物停留在新穎尋求區域中的時間。相應地，分彆根據上述大鼠第3 天和第4 天停留在新穎尋求區域的時間， 按照中位分法將動物分為高新穎尋求大鼠( N H R ，n = 1 0 )和低新穎尋求大鼠 ( N L R , n = 10 ) ，分彆考察通過第3 天和第4天新穎尋求行為劃分的N H R和N L R兩組大鼠，在第 1天曠場運動性測量中0-5 , 0-15 分鐘的活動量。
3 .結果
在大鼠第3 天和第4 天的新穎尋求行為測試中， 動物停留在新穎尋求區域的時間顯著相關( r = 0 . 5 6 3 , p < 0.01 , Pearson 相關係數) 。 由於在第3 天和第4 天應用的新穎物體有著較大差異，這一結果在一定程度上表明上述新穎尋求行為測量模型的信度。 結果表明， 不論是通過第3 天還是第4 天的新穎尋求行為劃分的高、新穎尋求大鼠 ( N H R )和低新穎尋求大鼠 ( N L R ) ，其在曠場運動行為測定中的0-5 分鐘和。 - 1 5 分鐘的活動量均冇有差異， p > 0.05
l )適應程序
適應程序共2天， 其中第1天動物曠場活動量的測定也同時作為大鼠對該環境的適應過程。大鼠第1 天和第2天在測定裝置中各停留、適應 15 分鐘，兩天共30 分鐘。動物在此環境中時，給予70分貝白噪音掩蔽。
2 )測定程序
實驗第3和第4 天，連續2天測量大鼠的新穎尋求行為。 測試時提前在曠場中心置入7cmx 7cmx 7cm的新穎物體，第3天和第4天的新穎物體分彆為橡膠塊與鐵籠。考慮到大鼠避光趨暗和在曠場中避免停留在曠場中心的生物本性，依據大鼠平均身長，設定以曠場中心為圓心，10厘米為半徑的區域為 “新穎尋求區域’，記錄動物在新穎尋求區域停留的時間，作為新穎尋求行為的量化指標，測試時間共15分鐘，測定時給予白噪音掩蔽。根據大鼠在15分鐘新穎尋求測試中停留在新穎尋求區域的時間，將大鼠分為高、低新穎尋求大鼠。大鼠的曠場運動行為及新穎尋求行為的運動軌跡和新穎尋求行為分析模式
2 . 4統計方法
根據大鼠在曠場運動行為測定中0-5 , 0-15分鐘活動量，按照中位分法將動物分為高曠場活動量大鼠( 活動量高於中位數的50% 動物) 和低曠場活動量大鼠( 活動量低於中位數的50% 動物) ，即: SHR0一5 ,n = 1 0 vs.SLR-0-5 , n--10 ; 或SHRes 0-15 , n = 10 vs . SLRes 0_ 15 , n = 10 。分彆考察SHR和SLR大鼠 在第3 天和第4天的新穎尋求行為， 量化指標為動物停留在新穎尋求區域中的時間。相應地，分彆根據上述大鼠第3 天和第4 天停留在新穎尋求區域的時間， 按照中位分法將動物分為高新穎尋求大鼠( N H R ，n = 1 0 )和低新穎尋求大鼠 ( N L R , n = 10 ) ，分彆考察通過第3 天和第4天新穎尋求行為劃分的N H R和N L R兩組大鼠，在第 1天曠場運動性測量中0-5 , 0-15 分鐘的活動量。
3 .結果
在大鼠第3 天和第4 天的新穎尋求行為測試中， 動物停留在新穎尋求區域的時間顯著相關( r = 0 . 5 6 3 , p < 0.01 , Pearson 相關係數) 。 由於在第3 天和第4 天應用的新穎物體有著較大差異，這一結果在一定程度上表明上述新穎尋求行為測量模型的信度。 結果表明， 不論是通過第3 天還是第4 天的新穎尋求行為劃分的高、新穎尋求大鼠 ( N H R )和低新穎尋求大鼠 ( N L R ) ，其在曠場運動行為測定中的0-5 分鐘和。 - 1 5 分鐘的活動量均冇有差異， p > 0.05
同樣， 不論是通過曠場運動性測試中0 - 5 分鐘活動量， 還是0 - 1 5 分鐘活動量劃分的高組 ( S H R )和低組 ( S L R ) ，在第3 天和第4天新穎尋求行為測試中停留 在新穎尋求區域的時間也無差異，( p > 0 . 0 5 )
4 . 討論
在以往的研究中，研究者已經注意到動物在新穎環境中的運動是一種“ 混合形式”的運動反應，並稱其為多運動表型( hyper activity profile ) ，其組成部分至少存在著兩種或者兩種以上的表現形式。一是動物在初次抵達新的環境後， 試圖逃離該環境的運動反應， 另外一種是動物在對該環境有一定熟悉程度之後的具有探索性質的運動反應 ( Exner & Clark , 1993 ) 。 與此同時， 研究者發現， 這兩種不同的運動反應分彆和不同的成癮行為效應有著關聯。 Robinet 等人( ( 1 9 9 8 )以 位置偏愛〔 place preference ) 模型來測量動物對新穎環境的喜愛，以 動物在初次抵達的環境中的活動量量化動物的緊張性反應，發現這兩個指標之間不存在關聯。 在一項更早的以青齡大鼠 為被 試的 研究中， Spear 等人( 1 9 8 3 ) 發現大鼠在新穎環境中的總體活動量和動物的“ 鼻觸探洞”( hole poke behavior ) 的探求性行為也不存在關聯。 上述實驗提示， 研究者測量到的是兩種不同形式的運動反應，但是其釋義並不十分清楚，隻推測動物在初次抵達的環境中的運動反應具有應激性質，被稱為應激誘發運動( stress - induced locomotion ) ， 而不論位置偏愛還是“ 鼻觸探洞”行為測量的是動物的 “ 新穎尋求”行為。實驗一應用了新的行為模式，力圖進一步確認存在著和動物在新環境中的具有應激性質的運動所不同的新穎尋求行為。由於在第3 天和第4 天分彆應用了不同的新穎尋求物體， 並且隻在動物頭部進入並朝向新穎物體時， 才給予記錄，此記錄方式能夠較為準確地將動物在新穎尋求區域停留的時間釋義為對新穎物體的具有好奇、喜歡性質的新穎尋求行為。同時研究發現，雖然在第3 天和第4 天應用了不同的新穎物體， 但是總是同一批動物表現出較為穩定的對新穎物體的趨近反應。 這一結果證明了上述行為模型的信度，儘管其效度還有待於進一步證明。 應用此模型， 實驗發現動物的應激誘發運動和新穎尋求行為存在著明顯的分離，從行為學層麵證明了這兩種行為是不同性質的行為， 有著不同的神經生物學基礎。有生化研究方麵的證據支持上述研究結果，當動物初次抵達一個新的曠場環境時，其血漿中的皮質酮水平上升，部分研究表明其程度甚至可以和弱的電擊相當( Dantzer & Morrnede 1983 ); 而當陌生的新穎物體出現，但是新穎物體卻可以躲避時， 血漿中的皮質酮水平並不升高( Misslin , et al . , 1 9 8 2 ) ，這一結果也提示上述兩種行為的性質是不同的。
實驗一的研究結果和D e l l u 等人 ( 1 9 9 3 )的研究結論是不同的，後者應用位置偏愛實驗模型( place preference )上海軟隆科技發展有限公司可提供條件位置偏愛實驗係統 測定新穎尋求行為，結果表明動物在一個不可逃離的環境中的活動量和其後進入動物未接觸過的新環境中的次數存在著正相關。這種結果上的差異很可能是由於研究方法上的不同導致的， 後者記錄的是動物進入新環境的次數而非停留在新環境的時間， 並且D e l l u等人應用不同的行為裝置測定大鼠的應激誘發運動和新穎尋求行為， 這使得動物在並非完全適應新裝置時，把殘餘的具有應激性質的運動反應帶到新穎尋求行為的測定中來( Exner&Clark , 1993; R enner , 1990 ) .
綜上，實驗發現應激誘發運動和新穎尋求行為是兩種不同形式的運動反應，這一研究結果的確立，為在後續實驗二和實驗三中，分彆考察動物的精神獎賞C P P效應到底和哪種形式的運動行為存在著關聯打下了基礎。
在以往的研究中，研究者已經注意到動物在新穎環境中的運動是一種“ 混合形式”的運動反應，並稱其為多運動表型( hyper activity profile ) ，其組成部分至少存在著兩種或者兩種以上的表現形式。一是動物在初次抵達新的環境後， 試圖逃離該環境的運動反應， 另外一種是動物在對該環境有一定熟悉程度之後的具有探索性質的運動反應 ( Exner & Clark , 1993 ) 。 與此同時， 研究者發現， 這兩種不同的運動反應分彆和不同的成癮行為效應有著關聯。 Robinet 等人( ( 1 9 9 8 )以 位置偏愛〔 place preference ) 模型來測量動物對新穎環境的喜愛，以 動物在初次抵達的環境中的活動量量化動物的緊張性反應，發現這兩個指標之間不存在關聯。 在一項更早的以青齡大鼠 為被 試的 研究中， Spear 等人( 1 9 8 3 ) 發現大鼠在新穎環境中的總體活動量和動物的“ 鼻觸探洞”( hole poke behavior ) 的探求性行為也不存在關聯。 上述實驗提示， 研究者測量到的是兩種不同形式的運動反應，但是其釋義並不十分清楚，隻推測動物在初次抵達的環境中的運動反應具有應激性質，被稱為應激誘發運動( stress - induced locomotion ) ， 而不論位置偏愛還是“ 鼻觸探洞”行為測量的是動物的 “ 新穎尋求”行為。實驗一應用了新的行為模式，力圖進一步確認存在著和動物在新環境中的具有應激性質的運動所不同的新穎尋求行為。由於在第3 天和第4 天分彆應用了不同的新穎尋求物體， 並且隻在動物頭部進入並朝向新穎物體時， 才給予記錄，此記錄方式能夠較為準確地將動物在新穎尋求區域停留的時間釋義為對新穎物體的具有好奇、喜歡性質的新穎尋求行為。同時研究發現，雖然在第3 天和第4 天應用了不同的新穎物體， 但是總是同一批動物表現出較為穩定的對新穎物體的趨近反應。 這一結果證明了上述行為模型的信度，儘管其效度還有待於進一步證明。 應用此模型， 實驗發現動物的應激誘發運動和新穎尋求行為存在著明顯的分離，從行為學層麵證明了這兩種行為是不同性質的行為， 有著不同的神經生物學基礎。有生化研究方麵的證據支持上述研究結果，當動物初次抵達一個新的曠場環境時，其血漿中的皮質酮水平上升，部分研究表明其程度甚至可以和弱的電擊相當( Dantzer & Morrnede 1983 ); 而當陌生的新穎物體出現，但是新穎物體卻可以躲避時， 血漿中的皮質酮水平並不升高( Misslin , et al . , 1 9 8 2 ) ，這一結果也提示上述兩種行為的性質是不同的。
實驗一的研究結果和D e l l u 等人 ( 1 9 9 3 )的研究結論是不同的，後者應用位置偏愛實驗模型( place preference )上海軟隆科技發展有限公司可提供條件位置偏愛實驗係統 測定新穎尋求行為，結果表明動物在一個不可逃離的環境中的活動量和其後進入動物未接觸過的新環境中的次數存在著正相關。這種結果上的差異很可能是由於研究方法上的不同導致的， 後者記錄的是動物進入新環境的次數而非停留在新環境的時間， 並且D e l l u等人應用不同的行為裝置測定大鼠的應激誘發運動和新穎尋求行為， 這使得動物在並非完全適應新裝置時，把殘餘的具有應激性質的運動反應帶到新穎尋求行為的測定中來( Exner&Clark , 1993; R enner , 1990 ) .
綜上，實驗發現應激誘發運動和新穎尋求行為是兩種不同形式的運動反應，這一研究結果的確立，為在後續實驗二和實驗三中，分彆考察動物的精神獎賞C P P效應到底和哪種形式的運動行為存在著關聯打下了基礎。
