引言
在神经科学领域，对于焦虑和焦虑相关障碍的研究一直是科学家们关注的重点。为了深入探索这些复杂的心理现象，科学家们开发出了多种行为测试方法，其中高架十字迷宫（Elevated Plus Maze，EPM）便是最为广泛应用的一种。这一迷宫设计巧妙，充分利用了啮齿类动物的自然行为特性，为研究人员提供了一个直观、有效的评估焦虑状态的实验平台。
一、高架十字迷宫的历史与原理
高架十字迷宫的历史可以追溯到上世纪中叶。1955年，K.C.Montgomery首次使用高架Y迷宫（也可见T迷宫）观察了啮齿类动物在恐惧和焦虑状态下的行为反应。这一开创性的研究为后续高架迷宫的发展奠定了坚实的基础。随后，在1984年，Handley和Mithani进一步改进了迷宫设计，提出了高架十字迷宫的概念，并成功应用于恐惧驱动行为的测试中。
高架十字迷宫的设计基于啮齿类动物避免暴露于开阔区域以及天生具有觅食行为倾向的自然特性。迷宫由四个臂组成，彼此相隔90度，形成一个十字形结构。其中，两个臂被墙壁封闭，形成保护区；而另外两个臂则没有墙壁，成为引发焦虑的开阔空间。这种设计巧妙地利用了啮齿类动物寻求遮蔽空间的自然倾向，使得研究人员能够通过观察动物在迷宫中的行为反应来评估其焦虑状态。
二、迷宫的结构与设备
高架十字迷宫的结构相对简单，但细节之处却至关重要。迷宫具有一个小的中央平台，四个臂向外辐射，彼此相隔90度。这些臂的长度和宽度通常根据实验对象的不同而有所变化，以适应小鼠、大鼠或小型灵长类动物等实验对象的体型。对于封闭臂，高墙的设计不仅提供了遮蔽空间，还确保了动物在探索时的安全性。这些墙壁可能是不透明或透明的，具体取决于实验需求。
为了确保受试者在探索时不会从开放臂上掉下来，端板和凸起的边缘被巧妙地设计在开放臂的末端。此外，仪器地板的颜色应与测试对象的颜色形成对比，以便更清晰地观察动物的行为反应。整个仪器被提升到地面以上至少50厘米的高度，以进一步增加实验的挑战性。
小鼠高架十字迷宫，型号XR-XG201，上海欣软
在照明方面，高架十字迷宫应从上方进行良好照明，以避免阴影对实验结果的影响。适当的照明还可以确保受试者能够看到食物奖励或其他提示，从而更准确地评估其行为反应。为了实时评分、跟踪和记录受试者在迷宫内的行为，可以在迷宫上方安装连接到跟踪软件的摄像头，如ConductVision、Noldus Ethovision XT和Visutrack等。
三、训练方案与实验流程
高架十字迷宫主要用于评估焦虑和焦虑相关障碍。在这一测试中，研究人员会观察受试者对开阔空间的偏好，并将治疗组或疾病组的表现与对照组进行比较。由于啮齿类动物天生喜欢封闭或遮蔽的空间，因此它们往往避免像探索封闭臂一样探索开放臂。这一行为特性为研究人员提供了一个直观的评估焦虑状态的指标。
在实验开始前，需要对受试者进行适应处理，以减少实验过程中的应激反应。适应过程通常包括将受试者从其单独的饲养笼中带入测试室，并让其在一定时间内自由探索迷宫周围的环境。适应时间的长短可以根据实验需求进行调整。
实验开始时，将受试者放在中央平台上，面对远离实验者的开放臂。重要的是要确保所有受试者在先前的试验中面向同一个臂，以减少实验误差。一旦将动物放在中央平台上，实验便立即开始。允许受试者在设定的至少5分钟时间内自由探索迷宫，并通过天花板安装的摄像机记录其行为反应。
在实验过程中，研究人员会收集一系列数据，包括进入开放臂和封闭臂的次数、在每个臂中花费的时间等。只有当受试者将四只爪子都放在臂内时，才记录为进入臂。此外，还会记录任何异常行为，如冻结或不动以及仪器坠落等。这些数据将为后续的数据分析提供重要依据。
四、数据分析与结果解读
从高架十字迷宫收集的数据非常简单且直观，但背后的分析过程却需要严谨和细致。收集的数据主要包括进入开放臂的次数、进入封闭臂的次数、在开放臂中花费的时间以及在封闭臂中花费的时间等。除了这些数据外，还可以收集进出臂的潜伏期以及其他与焦虑相关的指标，如头部探入次数和梳理行为等。
数据分析的第一步是绘制个体指标的图，以便直观地展示动物在迷宫中的行为反应。接下来，通过比较动物对照组和治疗组中的这些指标，可以进一步揭示焦虑状态的变化规律。通常，接受抗焦虑治疗的动物比对照组动物更有可能在开阔区域停留，表现出较少的焦虑样行为；而接受焦虑诱导化合物治疗的动物则会在开阔区域停留的时间减少，表现出加剧的焦虑感。
图表可以直观地显示并比较治疗组和对照组之间的差异。通过方差分析（ANOVA）等统计方法，可以进一步验证这些差异是否具有统计学意义。通常，每组约有20只动物的队列就足够获得<0.05的p值，从而证明实验组和对照组之间的差异是显著的。
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