浅析高架十字迷宫在小鼠行为学中的应用

引言

高架十字迷宫(the elevated plus maze,EPM)是评价啮齿类动物焦虑反应的实验方法，相较伤害性刺激所致小鼠焦虑行为检测(如电刺激、噪声刺激、饮食剥夺和暴露在捕食者气味等),该实验具有操作简单的优点，能直观反映小鼠的条件反应。EPM实验是由Handley和Mithani在高架Y型迷宫的基础上发展而来的。EPM由开臂(open arms)和闭臂(closed arms)各两条组成，呈十字形交叉，交叉部分为中央区，距地面有一定高度。其原理是：由于面对新事物(开臂)小鼠会产生好奇心去探究，而它们有嗜暗的天性(闭臂),两者之间发生探究与回避的冲突行为，产生焦虑心理。整个迷宫距离地面的高度相当于人类站在悬崖边，易导致动物产生恐惧不安的心理。可以通过比较小鼠在开臂和闭臂内的滞留时间和路程来评价小鼠的焦虑行为。

焦虑症是严重影响人类健康的疾病。有文献报道,根据美国精神疾病诊断和统计手册第四版(DSM-IV)的诊断标准，焦虑症的终身患病率达28.8%,焦虑症的发病年龄中值为11岁。而焦虑症治疗药物的研究与开发中都需要EPM评价小鼠的焦虑状态。EPM实验检测的是小鼠对于冲突产生的条件应答性的焦虑行为。而焦虑行为与小鼠大脑边缘区、海马、杏仁核、中缝背核等脑区密切相关。这些脑区在焦虑症的发病中有着重要的作用。单胺类神经递质，包括肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺、5-羟色胺，在哺乳动物中枢神经系统中起到情绪调节的作用,单胺类神经递质平衡紊乱是焦虑症发病原因之一。

EPM实验在药物开发和研究中得到广泛的应用：主要用于苯二氮卓类药物(benzodiazepine-relatedcompounds)的抗焦虑作用研究及筛选具有抗焦虑作用的新药，也被用于研究(精神性)药物滥用的影响及激素的功能;应激对生殖、衰老、妊娠的影响等。抗焦虑药主要选择性地抑制边缘系统的海马、杏仁核,产生抗焦虑作用。

1材料与方法

1.1试剂和仪器

VisuTrack动物行为学分析系统(上海欣软信息科技有限公司),高架十字迷宫主要由两条开臂和两条闭臂组成，互相垂直呈“十”字交叉。每条臂长35 cm,宽5cm,闭臂有高15cm的围墙，开臂与闭臂接合处上方安置有摄像机，并与记录系统相联接，记录小鼠在EPM中的行为。整个迷宫置于距地面55 cm的支架上。EPM设备见图1。实验数据由EPM记录和采集相关软件分析记录。

1.2实验动物

健康C57BL/6(下文简称C57)小鼠22只，129Sv小鼠20只，购自斯莱克公司，均为雄性，10周龄，体重23 g~28 g。小鼠饲养在恒温(21 ℃~22 ℃)房间，每隔12h光暗循环。实验选取的时间段为9:00~12:00,非实验期间小鼠自由进食标准鼠粮及饮水。

1.3实验步骤

1. 实验开始前确认EPM装置是清洁、无味道的(尤其注意上次实验留下的小鼠的粪便等),实验者在操作软件中记录小鼠的编号、日期、状态；实验动物提前运送到行为学实验室专用临时笼架，适应环境3 h左右，减少动物紧张。

2. 将小鼠从笼内取出(小鼠背向实验者),将小鼠放置在开臂与闭臂接合处，小鼠面朝开臂，实验者迅速安静离开EPM;打开录像记录系统，记录小鼠在EPM内的活动，总时间5 min;实验结束后将小鼠放回笼内。

3. 以75%乙醇擦拭EPM实验装置，并用纸巾擦干。

1.4实验数据的统计分析

使用One way ANOVA方法统计，并作图。数据表示为均数±标准误。

2结果

以目前生命科学研究中最常用的C57 BL/6和129Sv小鼠为例，应用EPM实验比较两者焦虑行为的差异。

2.1 总体活动情况

C57小鼠进臂总次数(25.39±1.44)显著小于(P<0.001)129Sv小鼠进臂总次数(41.75±4.42)(图2)。而两者进入闭臂次数C57(15.12±0.84)显著小于(P<0.05)129Sv小鼠(23.5±3.55)。

2.2 中央平台活动

中央平台所指区域是开臂与闭臂联接处，C57小鼠在中央平台区滞留总路程(1298.83 mm±84.04 mm)显著大于(P<0.001)129Sv小鼠(187.50 mm±19.55 mm)(图3A);中央平台区滞留总时间C57(80.11 s±5.51 s)显著小于(P<0.001)129Sv小鼠(153.69s±14.88 s)(图3C);中央平台区路程占总路程百分比C57(17.41±1.06)%显著小于(P<0.001)129Sv小鼠(52.04±3.80)%(图3B);中央平台滞留时间占总时间百分比C57(26.89±1.83)%显著小于(P<0.001)129Sv小鼠(51.23±4.96)%(图3D)。

2.3 开臂活动

开臂进入次数C57(10.35±0.89)显著小于(P<0.01)129Sv小鼠(18.25±2.48)(图4A);开臂滞留时间两种小鼠无明显差异(图4C);开臂进入次数占总进臂次数百分比两者之间无明显差异(P>0.05,图4B);开臂滞留时间占总时间百分比两者无明显差异(P>0.05,图4D)。

2.4 闭臂活动

闭臂进入次数C57(15.12±0.84)显著低于(P<0.05)129Sv小鼠(23.5±3.55)(图5A);闭臂滞留时间C57(162.10 s±8.83 s)显著高于(P<0.01)129Sv小鼠(99.33 s±17.11 s)(图5C);闭臂进入次数占总进臂次数百分比C57(60.51±2.24)%与129Sv小鼠(53.33±5.08)%无明显差异(P>0.05)(图5B);闭臂滞留时间占总时间百分比C57(54.42±2.96)%显著高于(P<0.01)129Sv小鼠(33.11±5.70)%(图5D)。

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