动物行为学新手入门攻略（17）| 旷场实验的测试流程

实验原理

旷场测试（Open Field Test, OFT）是一种简单而有效的行为学测试方法，用于评估动物的移动性、探索行为和焦虑状态。该测试利用了动物对开阔空间的先天反应，特别是啮齿类动物（如大鼠和小鼠）常表现出的贴壁行为。贴壁行为是一种避开明亮的开阔空间的行为，被认为是一种在许多物种中都可以观察到的进化适应性行为，旨在减少潜在的捕食风险。

旷场测试的核心原理在于利用物种对这种恐惧的反应来评估与焦虑相关的不同行为方面。在开阔场地中，焦虑程度较低的动物通常表现出更高的探索驱动力，它们会勇敢地进入场地的中央区域，进行广泛的探索。相反，焦虑程度较高的动物则表现出移动性和探索行为的减少，它们更倾向于靠近开阔场地边缘的墙壁，以寻求安全感。

尽管存在对开阔空间的恐惧，但动物出于探索的本能驱动力，有时也会冒险探索威胁性刺激。这种矛盾心理在旷场测试中得到了充分体现，使得该测试成为研究焦虑、恐惧和相关情绪障碍的重要工具。

旷场测试的历史可以追溯到20世纪30年代初，由卡尔文·S·霍尔（Calvin S. Hall）开发。霍尔和他的同事巴拉切（Ballachey）使用了一个被划分为网格的正方形场地，观察大鼠对放置在场地中心屏障内的食物刺激的反应。这一实验不仅验证了贴壁行为的存在，还揭示了积极刺激对大鼠情绪和行为的影响。

测试方案

1、实验目的

旷场测试的主要目的是评估动物的探索行为、移动性和焦虑状态，以及这些行为在不同实验条件下（如药物处理、疾病模型等）的变化。

2、设备与仪器

旷场装置：一个正方形场地，默认提供小鼠、大鼠等小型动物的标准尺寸，但也可根据需求定制尺寸。场地四周有高墙（一般为40-50厘米高），以防止受试动物逃离装置。墙可以是透明的，也可以选择不透明颜色和哑光表面处理。

地板颜色：旷场装置的地板通常为黑色或者白色，黑色底板用于白色大小鼠，白鼠底板用于黑色小鼠，从而让底板背景颜色与动物形成颜色的差异，方便软件跟踪分析

分析软件和摄像机：如Noldus EthoVision® XT或VisuTrack视频跟踪系统，用于记录和分析受试动物的行为。

3、受试动物

种类：常用啮齿类动物，如大鼠、小鼠等。

数量：根据实验设计确定，通常每组至少5-10只动物，以减少个体差异对实验结果的影响。

年龄和性别：选择年龄和性别一致的动物进行实验，以消除这些因素对实验结果的影响。

4、实验步骤

实验准备：在实验开始前，应彻底清洁旷场装置，以防止任何残留刺激物的影响。同时，确保照明设备、跟踪软件和摄像机等仪器正常工作。

适应阶段：将受试动物放入旷场装置中，让其自由探索一段时间（如5-10分钟），以适应新环境。此阶段的数据通常不用于最终分析。

软件设置：通过软件提前画好旷场宫格并识别老鼠，并进行动物分组。

正式实验：将受试动物重新放入旷场装置中央，然后使用跟踪软件和摄像机记录其在至少5分钟内的行为。在此期间，实验者应避免任何干扰，以确保受试动物的自然行为得到准确记录。

5、数据收集

通过跟踪软件和摄像机收集的数据，可以分析以下参数：

跨格次数和跨格等级：受试动物完全穿越旷场底板上网格线的次数和距离。

进入中央正方形的频率：受试动物进入旷场底板上正方形标记的场地中心的次数和比例。

在中央场地停留的时间：受试动物在场地中心停留的时间长度和比例。

动物的运动轨迹和路程：

非支撑性站立的次数：受试动物用后爪站立的次数。

支撑性站立的次数：受试动物趴墙站立的次数。

其他行为：如排尿/排便、梳理毛发和攀爬行为等，也可通过视频跟踪软件包进行观察和分析。

数据分析：将收集到的数据进行统计分析，比较不同组别之间在各项参数上的差异。通常采用的方法包括均值比较（如t检验）、方差分析（ANOVA）等。

6、实验结果与解释

探索行为：如果受试动物在旷场中的探索行为较多（如穿越网格线的频率高、进入中央正方形的频率高等），则表明其焦虑程度较低；反之，则表明其焦虑程度较高。

移动性：受试动物在旷场中的移动速度、移动距离等参数也可以反映其焦虑状态。焦虑程度较低的动物通常表现出更高的移动性和探索性。

焦虑状态：通过比较受试动物在旷场中靠近墙壁停留的时间与在中央场地停留的时间的比例，可以评估其焦虑状态。焦虑程度较高的动物更倾向于靠近墙壁活动，以减少对开阔空间的暴露。

其他行为：受试动物的站立行为、伸展姿态以及其他行为（如排尿/排便、梳理毛发和攀爬行为等）也可以提供关于其情绪状态和行为习性的有用信息。

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