旷场实验在小鼠行为分析中的应用

摘要 旷场实验是一个研究小鼠自发活动与探索行为的实验。该文以GAT1基因敲除小鼠为例介绍了旷场实验的原理和实验步骤。将小鼠置于箱型的旷场装置中, 通过录像记录并分析小鼠在旷场中的活动。结果发现, GAT1基因敲除小鼠的自发活动与野生型小鼠无明显差异, 而GAT1敲除小鼠的趋避性及焦虑水平较低。旷场实验简单、有效, 是一项重要的行为学实验。

旷场实验(open field test, OFT)是一个常用的小鼠 行为学实验。OFT可以检测小鼠自发活动行为(locomotor activity)和探索行为(exploratory behavior)。该 实验历史悠久, 是1934年由Hall等[1] 研究者发明, 最初 应用在大鼠中, 后推广到小鼠及其他动物上。

其原 理基于动物有畏惧空旷场地的天性, 其活动具有趋 避性(thigmotaxis) [2] ; 而另一方面, 面对新事物又会产 生好奇心去探究新场所。目前, 常用的OFT系统是一 个方形的箱子(也有实验者设计为圆形“斗兽场”样), 小鼠在旷场(open field, OF)内可以自由活动, 箱子顶 部置摄像机来记录小鼠活动[3] 。OFT是用于评价动 物自发活动以及焦虑状态的经典行为学实验。

目前, OFT的应用非常广泛, 贯穿于小鼠行为学 研究中, 并推广到神经学与精神药理学研究中[4] , 以 抗精神病药物为例, OFT一般用来检测药物的副作 用(如对行动的影响、睡眠等) [5] 。目前, 在行为学研 究中, OFT往往是用来做对照, 以反映实验动物的自 发活动行为[6] 。

因其实验操作简单, 所得数据量丰富, 一次实验就可以对动物的自发活动、探索行为及焦虑、抑郁状态进行定量评价, 在药物的研究与开发 中得到广泛应用。 GABA转运蛋白(GABA transporters, GATs)分 布在细胞膜上, 主要与突触中神经递质γ-氨基丁 酸(γ-aminobutyric acid, GABA)的再摄取有关[7] 。 GABA是中枢神经系统主要的抑制性神经递质[8] 。 GABA能神经系统在焦虑与抑郁等心理疾病的发病 中起到重要作用[9] 。

目前的研究发现, GAT有4个亚 型, GAT1是最重要的亚型, 分布在神经突触及突触 外[10] 。为了系统研究GAT1基因功能, 本课题组前期 制作了GAT1基因敲除小鼠并在酒精依赖[11] 及焦虑 抑郁[12] 等方面做了一些研究, 发现了小鼠因GAT1基 因敲除而产生了丰富的行为学表型, 是一个较佳的 研究模型。本文使用OFT对GAT1基因敲除小鼠的 自发活动进行初步研究。……