合作专家 | 宋志鹏硕士
神经生物学 华东师范大学
审核专家 | 郭雅婕博士
生物化学分子生物 中国科学院大学
简介
社交,是指社会上的人与人之间的交际往来,是人们传递信息、交流思想的意识,以达到某种目的的社会各项活动。对于许多动物来说,社交同样重要。社交行为障碍是许多精神疾病的典型特征,包括抑郁症、自闭症、精神分裂以及强迫症等等。
因此,社交行为的变化是判断精神疾病的标准之一。为了在动物模型上研究社交行为,科学家们开发出了一系列的行为学实验,其中较为成熟的是针对大小鼠的三箱社交测试。
原理
基于小鼠天生喜群居、对新物件具有探索倾向的特性。整个过程分为两个阶段,可测指标包括 sociability、social novelty and social memory 等等。
材料与仪器
小鼠、实验装置、拍摄装置
步骤
本次实验用 CRS 软件拍摄,以 Src3+/- 小鼠举例,主要分两阶段:
第二阶段:在另外一侧放另一只陌生的同种小鼠 Stranger 2 ,测试小鼠同样在三箱中自由活动。 具体步骤如下:
1、实验准备
① 实验装置由三个矩形箱子组成,每个箱子内径规格为 40.undefined2undefined22 cm, 每个箱子之间的分隔板为透明的树脂玻璃,中间有通道使三箱相通;
② 在左侧和右侧箱子的中央各放一个规格一致的金属笼子,大小要足够容纳一只小鼠即可;
③ 行为测试最好在 9:00~18:00 之间,照明均匀强度在 650 lux 左右;
④ 利用录像机将整个实验过程录下来,方便后期分析数据;
⑤ 每轮实验之后用 75% 的酒精和卫生纸擦拭实验装置。
2、实验步骤
2.1 第一阶段(social ability):
三箱两侧,一侧放一只陌生的同种小鼠 Stranger 1,另外一侧只有空的金属笼子,让测试小鼠在三箱中自由活动。
① 实验开始前,将小鼠放在行为测试室适应半个小时;
② 用透明的玻璃树脂板将三个箱子隔开(本次实验不隔),并将测试小鼠放进中间的箱子里适应 5 分钟;
③ 将 Stranger 1 同性小鼠随机放进左侧箱子里的金属笼子里,右侧箱子的金属笼子空着;
④ 去掉隔开箱子的玻璃树脂板,使测试小鼠可以在三个箱子中自由活动 5 分钟;
⑤ 马上开始拍摄并记录下相关参数:
参数1:测试小鼠与 Stranger 1 或空的金属笼之间的直接接触的次数以及持续时间,金属笼周围 3~5 cm 定义为接触范围;
参数2:测试小鼠进入每个箱子的次数以及持续的时间,当小鼠的头和四爪都进入一个箱子就认为它处在那个箱子中。
2.2 第二阶段(social novelty):
在另外一侧放另一只陌生的同种小鼠 Stranger 2,测试小鼠同样在三箱中自由活动。在第一阶段实验 1 h 后空着的金属笼子中放入第二只陌生同种同性小鼠(Stranger 2),然后记录 5 分钟,观察测试小鼠与 Stranger 1 和 Stranger 2 之间相互接触的时间和次数。
2.3 第三阶段(social memory):
在第一、二阶段完成 24 h 后,把 Stranger 2 小鼠换成另一只新陌生小鼠 Stranger 3 然后记录 5 分钟,观察测试小鼠与 Stranger 1 和 Stranger 3 的接触次数和时间,若测试小鼠对 Stranger 3 没有社交好奇心,对两边小鼠接触次数和时间差异不显著,则社交记忆能力不强。统计分析方法和第二阶段类似。
3、数据分析
接下来,以野生型小鼠 (wild type, WT) 与基因敲除鼠之间的行为差异来进行数据分析。正常小鼠会表现出社交行为,因此在第一阶段的实验中,正常小鼠与 Stranger 1 交流的时间和次数明显多于空的金属笼。同时,小鼠还具有记忆力和“喜新厌旧”的特性,因此在第二阶段中,小鼠会更喜欢与之前素未谋面的 Stranger 2 交流,而不是已经沟通过十分钟的 Stranger 1 小鼠,如下图所示。
第三阶段由于 Stranger 1 小鼠经过两次的使用已经被全部的测试小鼠所熟悉,和陌生小鼠 Stranger 3 相比,若 WT 小鼠对 Stranger 3 小鼠表现出社交好奇心和偏好性,则 WT 小鼠有良好的社交记忆能力;SRC3 杂合子小鼠对Stranger 3 小鼠没有表现出社交好奇心和偏好性,对两只小鼠的接触次数和时间差不多,则 SRC3 杂合子小鼠社交记忆能力较低。
论文实验举例:
Src3+/- 小鼠社交能力和社交记忆:
利用三箱社交实验来测试 Src3+/- 小鼠的社交能力、社交新颖性和社交记忆,结果显示:Src3+/- 小鼠在空铁笼和陌生鼠 1 号周围 2 cm 内嗅探的次数比率(图4B)和时间比率(图4C),与 WT 均无差异;Src3+/- 小鼠在陌生鼠 1 号和陌生鼠 2 号周围 2 cm 内嗅探的次数比率(图4E)和时间比率(图4F),与 WT 均无差异;Src3+/- 小鼠在陌生鼠 1 号和陌生鼠 3 号周围 2 cm 内嗅探的次数比率(图4H)和时间比率(图4I),与 WT 均无差异。说明 Src3+/- 小鼠的社交能力,社交新颖性和社交记忆和 WT 小鼠一样。
图4 三箱社交实验测试 Src3+/- 小鼠的社交能力和社交记忆
A~C 测试小鼠社交能力,D~F 测试小鼠的社交新颖性,G~I 测试小鼠的社交记忆。
A. 小鼠在三箱中探索热力图,E 表示空铁笼,S1 表示陌生鼠 1 号,以下同理。
B. Src3+/- 小鼠和 WT 小鼠进入空铁笼和陌生鼠 1 号周围 2 cm 范围的次数百分比,空铁笼和陌生鼠周围比率总和为 1,下同。
C. 小鼠在空铁笼和陌生鼠 1 号周围 2 cm 范围内的时间百分比。
D. 小鼠在陌生鼠 1 号和陌生鼠 2 号的三箱中探索的热力图。
E. Src3+/- 小鼠和 WT 小鼠进入陌生鼠 1 号和陌生鼠 2 号周围 2 cm 范围的次数百分比。
F. Src3+/- 小鼠和 WT 小鼠在陌生鼠 1 号和陌生鼠 2 号周围 2 cm 范围内的时间百分比。
G. 小鼠在陌生鼠 1 号和陌生鼠 3 号的三箱中探索的热力图。
H. Src3+/- 小鼠和 WT 小鼠进入陌生鼠 1 号和陌生鼠 3 号周围 2 cm范围的次数百分比。
I. Src3+/- 小鼠和 WT 小鼠在陌生鼠 1 号和陌生鼠 3 号周围 2 cm 范围内的时间百分比。
N = 12,one-way ANOVA。NS,No significance。
来源:丁香实验