一種用于檢測動(dòng)物焦慮的高架平臺(tái)及其應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新的用于檢測動(dòng)物焦慮的高架圓形平臺(tái)及其應(yīng)用方法。該發(fā)明利用動(dòng)物對(duì)高空的恐懼和探索本能之間的心理沖突制備焦慮模型。根據(jù)動(dòng)物大小制備一定直徑大小的圓形平臺(tái)，并將其置于相應(yīng)的高度，將平臺(tái)半徑分為若干等份，從而將平臺(tái)劃分成連續(xù)的若干區(qū)域。從圓心到邊緣，安全性依次降低，且成連續(xù)分布。將動(dòng)物放在中心區(qū)域后，分析特定時(shí)間內(nèi)動(dòng)物在各區(qū)域中的停留時(shí)間，焦慮水平低的動(dòng)物將在安全性低的區(qū)域探索更多時(shí)間，焦慮水平高的動(dòng)物將在安全性高的區(qū)域中探索更長時(shí)間。利用基因修飾動(dòng)物測試該平臺(tái)的結(jié)果表明，本發(fā)明涉及的高架平臺(tái)和方法在測試動(dòng)物焦慮水平方面比經(jīng)典的高架十字迷宮更敏感，操作更簡便，對(duì)動(dòng)物應(yīng)激水平影響更小。
【專利說明】一種用于檢測動(dòng)物焦慮的高架平臺(tái)及其應(yīng)用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于檢測動(dòng)物焦慮水平的高架平臺(tái)及其應(yīng)用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前測試動(dòng)物焦慮的最經(jīng)典的方法是高架十字迷宮，該迷宮主要利用動(dòng)物對(duì)外界 環(huán)境的探索本能和對(duì)高空恐懼形成的心理沖突來測試動(dòng)物的焦慮水平。如圖1所示：高架 十字迷宮共有兩個(gè)對(duì)稱的開放臂和兩個(gè)對(duì)稱的閉合臂，距離地面60-100 Cm，閉合臂有三個(gè) 高度為30cm-50cm的邊，而開放臂則僅保留0. 5cm的三個(gè)邊，因此閉合臂中的安全性最高， 而開放臂中的安全性最低。十字交叉的區(qū)域是動(dòng)物的起始位置，將動(dòng)物放于該區(qū)域，在固定 的測試時(shí)間內(nèi)（3-5分鐘），焦慮水平低的動(dòng)物在開放臂的停留時(shí)間更多，而在閉合臂中的 停留時(shí)間更短，反之，焦慮水平高的動(dòng)物在開放臂中停留時(shí)間更少，而在閉合臂中停留時(shí)間 更長。
[0003] 然而，高架十字迷宮在檢測動(dòng)物焦慮水平時(shí)存在一定的局限性，首先，有些動(dòng)物， 如嚙齒類動(dòng)物更傾向于呆在光線昏暗的地方，因此，將動(dòng)物放到起始位置后，動(dòng)物的這種本 能會(huì)驅(qū)使動(dòng)物直接進(jìn)入閉合臂中，有些動(dòng)物甚至?xí)恢蓖Ａ粼陂]合臂中而不進(jìn)入開放臂， 大大增加數(shù)據(jù)的變異度，降低數(shù)據(jù)的可靠性。其次，由于從閉合臂到開放臂的路線并不是直 線的，動(dòng)物在閉合臂中無法看到開放臂，需要通過閉合臂和開放臂中間的結(jié)合部位才能看 到并且到達(dá)開放臂，這會(huì)大大降低動(dòng)物的活動(dòng)性并降低測試的敏感度。此外，這如果實(shí)驗(yàn) 結(jié)束后，動(dòng)物仍然停留在閉合臂中，對(duì)該動(dòng)物的抓取會(huì)相對(duì)困難，同時(shí)會(huì)增加動(dòng)物的應(yīng)激水 平，從而影響后續(xù)的行為學(xué)測試。
[0004] 本發(fā)明所公開的高架平臺(tái)及測試方法能彌補(bǔ)現(xiàn)有的高架十字迷宮的局限性，能增 加焦慮測試的敏感度并減少受試動(dòng)物的應(yīng)激水平。目前國內(nèi)外尚未報(bào)道該平臺(tái)及測試方 法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明涉及一種敏感的檢測動(dòng)物焦慮水平的高架平臺(tái)及其應(yīng)用方法。該高架平臺(tái) 由底座，立柱，圓形平臺(tái)及平臺(tái)邊緣四部分組成。立柱可以讓平臺(tái)產(chǎn)生一定的高度。從而讓 動(dòng)物對(duì)高空產(chǎn)生恐懼心理，利用小動(dòng)物探索的本能和對(duì)高空的恐懼心理之間的心理沖突來 測試動(dòng)物的焦慮水平。圓形平臺(tái)是動(dòng)物的測試平臺(tái)，平臺(tái)直徑可根據(jù)動(dòng)物大小而不同，邊緣 主要用于防止動(dòng)物后退時(shí)滑落。將平臺(tái)半徑分成N等份（N32)，從而將其分為N個(gè)環(huán)形區(qū) 域。從圓心往外安全性依次降低，利用動(dòng)物尋求安全性和探索欲望之間的心理沖突，記錄 動(dòng)物在特定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過分析動(dòng)物在不同區(qū)域的停留時(shí)間或進(jìn)入次數(shù)來分析動(dòng) 物的焦慮水平。
[0006] 效果
[0007] 本發(fā)明的 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明公開的設(shè)備和方法能有效測試動(dòng)物焦慮水平， 與經(jīng)典的十字迷宮相比，本發(fā)明涉及的高架平臺(tái)的若干區(qū)域的安全性是一個(gè)連續(xù)線性的， 各個(gè)區(qū)域之間無物理隔離，動(dòng)物在最安全的區(qū)域（中心區(qū)域）能看到其它區(qū)域，從中心區(qū)域 出發(fā)，向各個(gè)角度運(yùn)動(dòng)都能達(dá)到其它區(qū)域，與高架十字迷宮相比，動(dòng)物測試結(jié)束后對(duì)動(dòng)物的 抓取更加方便，大大降低實(shí)驗(yàn)操作對(duì)動(dòng)物應(yīng)激水平的影響。我們用基因修飾動(dòng)物進(jìn)行測試 發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明涉及的高架平臺(tái)在測試動(dòng)物焦慮方面比高架十字迷宮更為敏感。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是經(jīng)典的高架十字迷宮構(gòu)造及工作原理。迷宮一共有兩個(gè)開放臂和兩個(gè)閉合 臂，開放臂中動(dòng)物的安全性最低，閉合臂中動(dòng)物的安全性最高，焦慮水平高的動(dòng)物在閉合臂 中停留時(shí)間更多，而焦慮水平低的動(dòng)物在開放臂中的停留時(shí)間更多，通過分析特定時(shí)間內(nèi) (5分鐘）動(dòng)物在閉合臂和開放臂中的停留時(shí)間而分析動(dòng)物的焦慮水平。
[0009] 圖2是高架平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)。A :高架平臺(tái)的整體圖，平臺(tái)離地面高度100cm，通 過高度調(diào)節(jié)旋鈕能調(diào)節(jié)平臺(tái)的高度，平臺(tái)邊緣高出平臺(tái)〇.3cm。B:高架平臺(tái)直徑45cm。C: 高架平臺(tái)測試焦慮的原理：利用行為分析軟件將平臺(tái)分為外側(cè)區(qū)域，中間區(qū)域，中心區(qū)域三 個(gè)連續(xù)區(qū)域，通過分析動(dòng)物在三個(gè)區(qū)域的停留時(shí)間從而分析動(dòng)物焦慮水平。
[0010] 圖3是動(dòng)物在曠場和高架平臺(tái)上的自主活動(dòng)分析結(jié)果。A :APP小鼠在曠場中和高 架平臺(tái)上的自主活動(dòng)與野生型（WT)小鼠相比均無顯著差異（N.S:無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異）。但是 與曠場相比，無論APP小鼠還是野生型小鼠在高架平臺(tái)上的運(yùn)動(dòng)距離均顯著減少，表明動(dòng) 物在高架平臺(tái)上產(chǎn)生恐懼。B :Cpne5+/-小鼠在曠場中和高架平臺(tái)上的自主活動(dòng)與野生型 (WT)小鼠相比均無顯著差異（N. S :無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異），野生小鼠和Cpne5+/_小鼠在高架平臺(tái) 上的自主活動(dòng)較曠場中明顯減少，表明動(dòng)物在高架平臺(tái)上有恐懼心理。
[0011] 圖4是高架平臺(tái)和高架十字迷宮在檢測小鼠焦慮方面的相關(guān)性分析。小鼠在高架 平臺(tái)外測區(qū)域（安全性最低的區(qū)域）停留時(shí)間和在高架十字迷宮開放臂（安全性最低的區(qū) 域）中的停留時(shí)間成顯著相關(guān)性，被圓圈圈住的數(shù)據(jù)點(diǎn)為統(tǒng)計(jì)學(xué)上的可疑點(diǎn)。
[0012] 圖5是利用1?架平臺(tái)檢測Cpne5+/_小鼠的焦慮水平結(jié)果。A :Cpne5+/_小鼠1? 架十字迷宮的開放臂和閉合臂中的停留時(shí)間和野生型小鼠相比均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。C: Cpne5+/_小鼠在高架平臺(tái)的三個(gè)區(qū)域中停留時(shí)間與生型小鼠相比均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明 我們發(fā)明的高架平臺(tái)可以用于動(dòng)物焦慮水平分析。
[0013] 圖6是利用高架十字迷宮檢測APP小鼠的焦慮水平結(jié)果。A :在APP小鼠在高架十 字迷宮檢測中再開放臂和閉合臂中的停留時(shí)間與野生型小鼠相比未見顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表 明APP小鼠未表現(xiàn)出明顯的焦慮。B :利用高架平臺(tái)檢測APP小鼠的焦慮水平。APP小鼠在 中心區(qū)域的停留時(shí)間和野生型（WT)小鼠相比沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是在高架平臺(tái)外側(cè)區(qū)域， APP小鼠停留時(shí)間比野生型少，已經(jīng)接近統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P = 0. 07)，在中間區(qū)域，APP小鼠停 留時(shí)間顯著多于野生型小鼠，表明APP小鼠有輕度焦慮，說明我們發(fā)明的高架平臺(tái)及焦慮 檢測方法比經(jīng)典高架十字迷宮更為敏感。

【具體實(shí)施方式】 [0014] 一
[0015] 一種用于檢測小鼠焦慮水平的高架圓形平臺(tái)的制作方法
[0016] 1.材料
[0017] 高架平臺(tái)（直徑45cm)由丁學(xué)鋒設(shè)計(jì)并委托軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院儀器廠制作。
[0018] 2.高架平臺(tái)的外觀及設(shè)計(jì)參數(shù)
[0019] 高架平臺(tái)外觀，設(shè)計(jì)參數(shù)及基本原理如圖2所示，A&B :高架平臺(tái)外觀及設(shè)計(jì)參數(shù)， 平臺(tái)為黑色，直徑45cm，邊緣高度0. 3cm，立柱高度為100cm，高度可通過旋鈕調(diào)節(jié)。C:將平 臺(tái)劃分為外側(cè)區(qū)域，中間區(qū)域，和中心區(qū)域三個(gè)區(qū)域，三個(gè)區(qū)域外緣形成三個(gè)同心圓，半徑 依次為7. 5cm，15cm，22. 5cm。100cm高度用于使動(dòng)物產(chǎn)生高空恐懼，動(dòng)物在平臺(tái)上會(huì)本能地 自由探索，但是又害怕高空對(duì)自己安全的威脅，從而產(chǎn)生焦慮情緒，焦慮水平低的動(dòng)物更傾 向于到外側(cè)區(qū)域中探索，焦慮水平高的動(dòng)物更傾向于在中心區(qū)域中探索，中度焦慮的動(dòng)物 更傾向于在中間區(qū)域中探索。利用行為學(xué)軟件分析特定時(shí)間內(nèi)（5分鐘）動(dòng)物在三個(gè)區(qū)域 中的停留時(shí)間和進(jìn)入次數(shù)就能分析動(dòng)物的焦慮水平。

【具體實(shí)施方式】 [0020] 二
[0021] 利用高架平臺(tái)測試基因修飾小鼠的焦慮水平
[0022] 1.材料
[0023] 野生型C57/BL6小鼠，APP轉(zhuǎn)基因小鼠（Tg2576,12月齡）和Cpne5+/_小鼠（6月 齡）由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心飼養(yǎng)。高架平臺(tái)（直徑45cm)由丁學(xué)鋒設(shè)計(jì)并委托軍 事醫(yī)學(xué)科學(xué)院儀器廠制作。曠場（40cm X 40cm)和高架十字迷宮購自中國上海欣軟信息科 技有限公司。Any-maze軟件購自美國Stoelting公司。
[0024] 2.方法
[0025] 我們將動(dòng)物分為三組，野生組（WT)，APP組和Cpne5+/_組。分別進(jìn)行曠場實(shí)驗(yàn)，高 架十字迷宮實(shí)驗(yàn)和高架平臺(tái)實(shí)驗(yàn)。線性相關(guān)分析用于分析動(dòng)物在高架平臺(tái)外側(cè)區(qū)域停留時(shí) 間和在高架十字迷宮中開放臂中停留時(shí)間的相關(guān)性。T檢驗(yàn)用于兩組之間的差異分析。
[0026] 3.結(jié)果
[0027] 3. 1. APP轉(zhuǎn)基因小鼠與WT小鼠在高架平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)量減少
[0028] 我們首先分別測試了動(dòng)物在曠場和高架平臺(tái)上的自主運(yùn)動(dòng)，如圖3所示，動(dòng)物在 高架平臺(tái)上表現(xiàn)出恐懼心理。無論是在曠場中，還是高架平臺(tái)上，APP和Cpne5+/_小鼠的 自主運(yùn)動(dòng)與野生型（WT)相比沒有差別。但是與在曠場相比，同一組動(dòng)物在高架平臺(tái)上，無 論野生小鼠（WT)還是APP以及Cpne5+/_小鼠均表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)距離顯著減少，表明動(dòng)物在高 架平臺(tái)上產(chǎn)生恐懼心理，WT組10只，APP組8只，Cpne5+/-7只。
[0029] 3. 2.動(dòng)物在高架平臺(tái)外側(cè)區(qū)域停留時(shí)間和在高架十字迷宮中開放臂中停留時(shí)間 呈顯著相關(guān)性
[0030] 為了證明高架平臺(tái)可以用于測試動(dòng)物焦慮水平，我們分析了動(dòng)物在高架十字迷宮 開放臂（安全性最低的區(qū)域）中停留時(shí)間和動(dòng)物在高架平臺(tái)外測區(qū)域（安全性最低的區(qū) 域）中停留時(shí)間的相關(guān)性。結(jié)果如圖3所示，動(dòng)物在高架平臺(tái)外測區(qū)域（outer zone)中的 停留時(shí)間和在高架十字迷宮中開放臂中的停留時(shí)間呈顯著的相關(guān)性（η = 18, P< 0.05)， 表明高架平臺(tái)可以用于動(dòng)物焦慮測試。
[0031] 3. 3. Cpne5+/_小鼠在高架平臺(tái)中和十字迷宮中均無焦慮表現(xiàn)
[0032] 為了證明該高架平臺(tái)及其焦慮測試方法的可靠性，我們分別用經(jīng)典十字迷宮和高 架平臺(tái)檢測了基因修飾小鼠（Cpne5+/_小鼠）的焦慮水平，結(jié)果如圖5所示，與野生型（WT) 小鼠相比Cpne5+/_小鼠無論在高架十字迷宮還是在高架平臺(tái)上，均未表現(xiàn)出明顯的焦慮。
[0033] 3. 4. APP小鼠在十字迷宮中無焦慮而在高架平臺(tái)中表現(xiàn)出輕微焦慮
[0034] 為了進(jìn)一步證明該高架平臺(tái)及其焦慮測試方法的可靠性和敏感性，我們分別用經(jīng) 典的高架十字迷宮和高架平臺(tái)對(duì)各組動(dòng)物進(jìn)行焦慮水平測試，結(jié)果如圖4所示，與野生型 小鼠相比，12月齡的APP小鼠在高架十字迷宮中沒有表現(xiàn)出明顯焦慮，而用高架平臺(tái)測試 時(shí)，與野生型小鼠（WT)相比APP小鼠更傾向于在中間區(qū)域探索，表現(xiàn)出輕度焦慮。A :APP小 鼠在高架十字迷宮的開放臂和閉合臂中的停留時(shí)間與野生型（WT)小鼠沒有顯著差別。B: APP小鼠在高架平臺(tái)的中心區(qū)域中的停留時(shí)間與野生型（WT)小鼠沒有顯著差別，在外側(cè)區(qū) 域中，APP小鼠停留時(shí)間較野生型小鼠（WT)減少（P = 0. 07)，在中間區(qū)域中，APP小鼠停留 時(shí)間較野生型小鼠（WT)顯著增加，WT組10只，APP組8只。
[0035] 4.結(jié)論
[0036] 上述結(jié)果表明，我們發(fā)明的高架平臺(tái)及其應(yīng)用方法在檢測動(dòng)物焦慮方面具有更高 的可靠性和敏感性，同時(shí)，開放的高架平臺(tái)能降低實(shí)驗(yàn)操作過程中抓取動(dòng)物對(duì)動(dòng)物應(yīng)激水 平的影響。
【權(quán)利要求】
1. 本發(fā)明所涉及的高架平臺(tái)的特征是：由圓形的平臺(tái)，平臺(tái)邊緣，底座，以及立柱四部 分組成，根據(jù)動(dòng)物大小，直徑可以從15cm到500cm不等，根據(jù)動(dòng)物大小，平臺(tái)的高度可以設(shè) 置為從20cm到500cm不等。
2. 如權(quán)利要求1的高架平臺(tái)，其立柱可以制作成固定高度或者高度可調(diào)的，對(duì)立柱材 質(zhì)，顏色和粗細(xì)沒有特定要求，只要能支撐住平臺(tái)并保證動(dòng)物在平臺(tái)上自由運(yùn)動(dòng)就行。
3. 如權(quán)利要求1的高架平臺(tái)，其材質(zhì)沒有特殊要求，只要平臺(tái)表面平整，不反光，動(dòng)物 在上面運(yùn)動(dòng)時(shí)不打滑即可。
4. 如權(quán)利要求1的高架平臺(tái)，其顏色根據(jù)動(dòng)物皮毛的顏色可以不同，針對(duì)皮毛為暗色 的動(dòng)物，平臺(tái)顏色制作成淺色效果較好，針對(duì)皮毛為淺色的動(dòng)物，平臺(tái)顏色制作成暗色較好
5. 如權(quán)利要求1的高架平臺(tái)，其平臺(tái)邊緣高出平臺(tái)一定高度，根據(jù)動(dòng)物大小可以從 0. lcm到30cm不等，邊緣厚度根據(jù)動(dòng)物大小，可以從0. 1mm到10cm不等。
6. 權(quán)利要求1所述的高架平臺(tái)可以用于動(dòng)物焦慮水平的檢測，檢測的流程是根據(jù)平臺(tái) 大小和測試者想要的測試精度，將平臺(tái)半徑分為數(shù)等份，從而將平臺(tái)劃分為數(shù)個(gè)連續(xù)環(huán)形 區(qū)域，通過行為學(xué)軟件分析特定時(shí)間內(nèi)，動(dòng)物在不同區(qū)域停留的時(shí)間或進(jìn)入次數(shù)分析動(dòng)物 的焦慮水平。區(qū)域劃分越多，測試精度越高。
7. 如據(jù)權(quán)利要求7所述方法中的特定時(shí)間根據(jù)動(dòng)物大小不同而不同，可以從3分鐘到 60分鐘不等，動(dòng)物越小，平臺(tái)直徑越小，測試時(shí)間越少。
8. 如權(quán)利要求1的動(dòng)物可以是大鼠，小鼠，豚鼠，等小動(dòng)物，也可以是猴子，猩猩，狗， 羊，豬，驢，馬等大動(dòng)物。
【文檔編號(hào)】A61B5/16GK104116515SQ201410326926
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】丁學(xué)鋒, 趙永岐, 范明, 朱玲玲, 劉淑紅, 趙彤 申請(qǐng)人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所