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动物行为实验之间最佳休息时间是多长?为什么需要休息时间?

 脑声常谈 2021-06-11

如果您是研究新开发的敲除突变系行为表型的神经科学家,那么您的宝贵动物数量有限,很可能需要设计一系列行为测试。

设计实验时需要考虑许多限制和重要因素,从你打算研究的行为的性质和测试的选择到任务的适当顺序,影响因素很多。毫无疑问,行为是一项非常复杂和多方面的研究,需要解决许多不同的条件。鉴于所有这些因素都会影响和改变您的结果,因此谨慎处理它们并设计一个公正的协议范式至关重要。



为什么需要休息时间?




  • 在设计包括重复使用实验动物在内的实验时要考虑的关键因素之一是测试之间需要等待的时间。在一系列行为测试的背景下,动物需要在暴露于随后的行为任务之前恢复。这种做法是完全有必要遵循的,因为它符合3R的细化原则。3R 原则包括侧重于尽量减少动物痛苦和不适的方法。根据这些原则,动物不应持续处于压力或劳累的环境中,因为这与动物的福利和福祉形成鲜明对比。

参考文献:European Union, Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes., OJEU L 276/33. (2010).


  • 在设计一系列行为测试时考虑动物的福利和包括宝贵的时间休息不仅仅是出于道德影响。看到动物的行为和生理机能在痛苦的条件下被改变,这些改变会导致实验结果的变化。这种变化会严重削弱结果的一致性、可信度和可重复性。暴露于露天试验中的动物应该在暴露于下一项任务之前进行恢复,以解决从一个行为任务到下一个行为任务的任何遗留影响。如果您的压力动物在学习任务中表现不佳,您将不得不问自己获得的结果是否重要且准确,或者它们只是之前压力行为任务的结果。事实上,已经表明,以前的经验和训练历史可以显着影响行为的各个方面,例如探索行为、情绪、伤害敏感性和协调能力。

参考文献:V. Võikar, E. Vasar, H. Rauvala, Behavioral alterations induced by repeated testing in C57BL/6J and 129S2/ Sv mice: Implications for phenotyping screens, Genes, Brain Behav. 3 (2004) 27–38. doi:10.1046/j.1601-183X.2003.0044.x.

应该让动物休息和恢复多长时间?




  • 解决这个问题的一个重要方法是在对动物进行多项行为测试时在测试之间等待。动物恢复所需的确切天数是未知的,也没有正式设定。不幸的是,只有有限数量的研究关注训练历史的影响,更不用说在一系列行为测试中的行为任务之间需要留出的时间了。

    一项研究检查了测试间间隔对近交雄性和雌性小鼠在两种不同的行为测试中的表现的影响。两组行为实验由相同的行为任务组成,仅在不同任务之间间隔的恢复时间上有所不同。所采用的任务如下:神经学检查,开放场测试,明暗探索测试,加速旋转棒测试,声学惊吓反应和听觉惊吓习惯。一组实验的设计间隔为 7 天,而另一组实验的间隔为 1-2 天。他们的观察表明,测试间间隔的减少对受试者在各种测试中的表现没有显着影响,除了动物在开放场测试中的表现。开放场结果的这种差异意味着神经学测试对动物来说是一种相当有压力的体验,应该避免,或者如果需要,应该在系列行为测试结束时进行。

文献参考:R. Paylor, C.M. Spencer, L.A. Yuva-paylor, S. Pieke-dahl, The use of behavioral test batteries , II : Effect of test interval, Physiol. Behav. 87 (2006) 95–102. doi:10.1016/j.physbeh.2005.09.002.


影响休息时间的因素



在计算让动物恢复所需的天数时,需要考虑许多不同的因素,其中一些包括:
  • 物种:进行行为实验的物种数量随着时间的推移逐渐增加。从黑腹和斑马鱼到老鼠,每个物种的需求差异很大。鉴于它们在生理上的差异,即使是实验室啮齿动物,如大鼠和小鼠,对恢复时间的需求也可能不同。

  • 遗传系:遗传菌株是影响动物恢复所需天数的另一个因素。例如,当使用表现出高焦虑水平并被认为易受压力影响的品系(例如 BALB/c 小鼠)时,您应该考虑让它们有更长的恢复时间。

    年龄:实验动物的年龄也很重要,因为已经表明年龄会影响应激反应。鉴于阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的研究重点,老年动物在行为神经科学中的使用正在增加。与体力和健康可能恶化的老年动物相比,幼年动物通常需要更短的时间来恢复。

  • 性别:考虑到实验室啮齿动物的雌性和雄性生理机能存在很大差异,在决定各种行为任务之间需要等待的时间时,实验动物的性别是另一个需要考虑的重要因素。

  • 动物的饲养条件:已经表明,动物的饲养条件,从群体密度到用于饲养动物的笼子类型,可能是一个压力因素,可以严重改变动物的生理机能和行为。与单独饲养或在非丰富环境条件下饲养的动物相比,在行为任务结束时返回平静和无压力环境的动物可能需要更少的时间来恢复。

总之,现有文献表明不同行为任务之间的时间间隔不同。一般建议是在对动物进行下一次行为测试之前至少等待 3 天。鉴于在将动物暴露于下一个行为任务之前等待一甚至两周并不总是实际和现实的,研究人员应考虑应用参考文献中最常见的休息时间。在对您的动物执行下一个行为任务之前需要等待的时间应该是每个实验的需求和特殊条件之间的微妙平衡。

附:部分行为任务参考




  • 对常用于模拟阿尔茨海默病的小鼠品系开展行为学测试:

    在强制交替、新物体识别和Morris水迷宫测试之间,建议等待 5 天;

  • 在Morris水迷宫和八臂迷宫之间,建议等待1天;

  • 在条件恐惧反应(Fcs)和Morris水迷宫之间,建议留下 2 周的恢复时间;

  • 在开展条件恐惧实验和声音惊吓反应(PPI)实验之间,建议2-3 周的等待时间;

文献参考:H.V. Lad, L. Liu, J.L. Paya-cano, M.J. Parsons, R. Kember, C. Fernandes, et al., Behavioural battery testing: Evaluation and behavioural outcomes in 8 inbred mouse strains, Physiol. Behav. 99 (2010) 301–316. doi:10.1016/j.physbeh.2009.11.007.

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