在一起更好還是分開更快樂？本文研究了居住環(huán)境對(duì)小鼠壓力的影響。
單獨(dú)飼養(yǎng)小鼠是否會(huì)影響動(dòng)物福利并降低實(shí)驗(yàn)有效性？布魯塞爾大學(xué)的研究人員（Buckinx 等人）使用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了研究，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化 [1]。
小鼠飼養(yǎng)策略
研究表明，動(dòng)物福利是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)重要因素，它不僅能最大限度地減少動(dòng)物受試者的壓力，還能確保以這種方式獲得的科學(xué)結(jié)果的有效性 [2，3]。
由于小鼠是生物醫(yī)學(xué)研究中常用的動(dòng)物，因此如何最好地飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)鼠以盡量減少它們所承受的壓力是生物醫(yī)學(xué)研究中的一個(gè)重要考慮因素[4]。
小鼠是社會(huì)性動(dòng)物，群居或配對(duì)飼養(yǎng)是推薦的默認(rèn)飼養(yǎng)條件。然而，雄性小鼠之間經(jīng)常發(fā)生攻擊行為，這意味著單只飼養(yǎng)更為實(shí)用。此外，在某些研究中，單只飼養(yǎng)可能是更有利的實(shí)驗(yàn)條件，例如，群養(yǎng)環(huán)境可能會(huì)影響正在研究的特定個(gè)體行為變量。在這種情況下，單只飼養(yǎng)可以幫助科學(xué)家根據(jù)實(shí)驗(yàn)本身的刺激，而不是受在場(chǎng)其他小鼠的影響，得出針對(duì)小鼠特定個(gè)體行為變化的結(jié)論。
為了保持群體飼養(yǎng)的潛在社會(huì)效益，同時(shí)避免雄鼠之間的攻擊行為，有人建議在無(wú)法進(jìn)行群體飼養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)中使用籠子隔板，這種隔板允許小鼠之間進(jìn)行感官接觸，但沒有身體接觸。
使用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)分析行為、運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)
Buckinx 等人決定在一系列測(cè)試中研究不同飼養(yǎng)方法對(duì)小鼠壓力水平的影響[1]。
他們的研究小組首先將小鼠飼養(yǎng)在不同的條件下（單人飼養(yǎng)、雙人飼養(yǎng)或帶籠子隔板的成對(duì)飼養(yǎng)），為期數(shù)周。之后，研究人員使用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控和分析小鼠在三個(gè)不同測(cè)試中的運(yùn)動(dòng)和行為。
曠場(chǎng)測(cè)試
曠場(chǎng)測(cè)試 (OFT) 是一項(xiàng)用于評(píng)估一般活動(dòng)水平、總運(yùn)動(dòng)活動(dòng)和探索習(xí)慣的測(cè)試[6]。在這項(xiàng)測(cè)試中，研究人員使用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算了幾個(gè)參數(shù)：總行進(jìn)距離、在中心區(qū)域花費(fèi)的時(shí)間，以及評(píng)估探索/運(yùn)動(dòng)活動(dòng)和焦慮行為的測(cè)量值。研究人員發(fā)現(xiàn)，在這些實(shí)驗(yàn)中，雖然不同飼養(yǎng)條件下的總行進(jìn)距離在統(tǒng)計(jì)學(xué)上存在差異，但在中心區(qū)域所花費(fèi)的時(shí)間（一種衡量焦慮樣行為的指標(biāo)）卻沒有顯著差異。
高架十字迷宮試驗(yàn)
高架十字迷宮（EPM）用于研究焦慮樣行為 [7]。在該測(cè)試中，小鼠被置于離地較高的十字形迷宮中。十字迷宮的兩個(gè)臂是開放的，而另外兩個(gè)臂則是封閉的，這就提供了一個(gè)更隱蔽的區(qū)域，焦慮的小鼠往往會(huì)更多地進(jìn)入該區(qū)域（而且時(shí)間更長(zhǎng)）。
在這項(xiàng)測(cè)試中，動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)使研究人員能夠自動(dòng)化地測(cè)量在開放臂中花費(fèi)的時(shí)間、行進(jìn)的總距離以及探索/定位運(yùn)動(dòng)活動(dòng)。研究小組觀察到，在不同飼養(yǎng)條件下，動(dòng)物在迷宮中開放臂所花費(fèi)的時(shí)間和行進(jìn)的總距離都沒有受到影響。
恐懼條件反射/僵直行為
最后，研究人員使用聽覺恐懼條件反射范式來(lái)研究小鼠恐懼記憶的形成[8]。在這項(xiàng)測(cè)試中，動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)用于檢查小鼠在習(xí)慣期和受到各種聽覺刺激時(shí)的僵直行為。通過(guò)用 1 秒鐘內(nèi)連續(xù)幀的像素差異（最大 0.3%）來(lái)定義 "僵直"，研究人員能夠使用 動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)完成該測(cè)試的數(shù)據(jù)收集過(guò)程。 雖然記錄到了一個(gè)總體趨勢(shì)，但在這些恐懼檢索測(cè)試中，單只小鼠和群養(yǎng)小鼠的僵直行為沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異。
那么，這些結(jié)果意味著什么呢？
曠場(chǎng)、高架迷宮和條件恐懼反射測(cè)試的結(jié)果顯示，小鼠單只飼養(yǎng)和雙只飼養(yǎng)之間沒有任何特別的差異，也沒有使用籠子隔板。考慮到該研究的假設(shè)，即單只飼養(yǎng)可能會(huì)增加壓力和焦慮（籠子隔板又會(huì)減少壓力和焦慮），這種情況出乎意料。作者認(rèn)為，這種方法對(duì)環(huán)境的依賴性很強(qiáng)，在被認(rèn)為是一種可行的小鼠飼養(yǎng)策略之前，應(yīng)該進(jìn)行進(jìn)一步的研究。這類調(diào)查對(duì)于動(dòng)物福利和倫理的持續(xù)改善非常有價(jià)值，而這正是通過(guò)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)等強(qiáng)大而通用的工具實(shí)現(xiàn)的。
動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)的價(jià)值
動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)提供全面的數(shù)據(jù)集成和動(dòng)物行為實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化。從簡(jiǎn)單的測(cè)試到復(fù)雜的高通量實(shí)驗(yàn)，動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)都能精確測(cè)量各種參數(shù)，并提供處理和可視化功能。迄今為止，動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)在世界上著名期刊中被使用的文獻(xiàn)達(dá)到數(shù)千篇。
參考文獻(xiàn)
1. Buckinx, A. et al. Exploring Refinement Strategies for Single Housing of Male C57BL/6JRj Mice: Effect of Cage Divider on Stress-Related Behavior and Hypothalamic-Pituitary-Adrenal-Axis Activity. Frontiers in Behavioral Neuroscience 15, (2021).
2. Poole, T. Happy animals make good science. Lab Anim 31, 116–124 (1997).
3. Science-based assessment of animal welfare: laboratory animals - PubMed.
4. Carbone, L. Estimating mouse and rat use in American laboratories by extrapolation from Animal Welfare Act-regulated species. Scientific Reports 11, 493 (2021).
5. Social enrichment by separated pair housing of male C57BL/6JRj mice | Scientific Reports.
6. Open Field. Behavioral and Functional Neuroscience Laboratory
7. Elevated Plus Maze Test. Behavioral and Functional Neuroscience Laboratory
8. Effects of repeated anodal transcranial direct current stimulation on auditory fear extinction in C57BL/6J mice - PubMed.
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