一、背景和歷史概述 

曠場測試（OFT）是一種常用的測量嚙齒動物探索行為和一般活動的方法，其中可以測量活動的質(zhì)量和數(shù)量。Hall被廣泛認為是首次引入OFT的人。雖然最初的研究是在大鼠中進行的，但OFT也在小鼠中得到了廣泛的應用。除了總移動距離，還分析了移動的許多特性。這些包括在墻壁（觸壁性）和中心的時間，不同時間段的移動距離，以及后腿直立。此外，OFT有時被用作評估一般活動水平的“控制”實驗，用于涉及活動的其他行為測試。

OFT也常用于評估化合物的鎮(zhèn)靜、毒性或刺激效果。因此，該測試有許多用途，幾乎包含在對嚙齒動物行為的每一次全面分析中。主要來說，曠場（OF）是一個圍場，通常是方形、矩形或圓形，周圍有防止逃逸的墻壁（圖1.1）。因此，OFT通常不使用“場”這個詞的真正意義，即一個寬闊、開闊的區(qū)域，動物可以在其中移動和行為自如，而是一個曠場，對于小鼠來說，通常會從25平方厘米變化到超過250平方厘米。雖然有一些例外，但在幾乎所有的實驗設計中，小鼠都是由研究者放入曠場的，因此被迫與新環(huán)境互動。在解釋結果時應考慮這種強制進入，因為動物并不主動尋求進入曠場。傳統(tǒng)的OFT持續(xù)時間在2到10分鐘之間。這段短時間強調(diào)了探索行為和對新奇事物的反應，而不是基線活動。這段短時間（在早期研究中使用）是由于許多原因，包括手動獲取數(shù)據(jù)的方法。更近期的方法，包括視頻跟蹤和通過紅外線束斷裂次數(shù)的跟蹤，允許更高的吞吐量和更長時間的監(jiān)控。
 

圖1 曠場箱模型 

移動距離、移動時間、后腿直立和活動隨時間的變化都是可以計算和報告的測量。還有許多其他不常報告的測量，包括不移動的時間、嗅探、發(fā)聲和牙齒打顫（參見Walsh和Cummins（7）對OFT依賴性測量的全面審查）。最近，特別是隨著高吞吐量方法的出現(xiàn)和對行為研究中單一結果的關注，報告的變量數(shù)量通常有所減少。然而，已經(jīng)有努力包括可以由計算機系統(tǒng)評估的許多變量，包括飛奔、路徑的紋理、活動密度和包括倫理測量和常規(guī)變量的主成分分析。總的來說，我們在這一章中并沒有詳細討論這些不常監(jiān)測的結果。此外，我們也沒有詳細討論進行因子分析或定義因子之間關系的方法。

最基本和常見的關注結果是“運動”，然而，這可能受到運動輸出、探索驅(qū)動、僵直（或其他恐懼相關行為）、疾病、晝夜周期中的相對時間以及其他各種變量的影響。重要的是，曠場測試（OFT）（尤其是單次短時間測試）并不是基線或自發(fā)活動的準確代理，這只能通過在鼠類適應的環(huán)境中或在家庭籠中進行更長時間的監(jiān)測來測量。同樣，OFT不僅僅是運動活動的測量，而且涉及到其他因素，如探索驅(qū)動（好奇心）和恐懼（或焦慮）。大多數(shù)老鼠會傾向于在靠近墻壁的地方花費大部分時間，這種現(xiàn)象被稱為觸壁性。OFT最初開始作為一個新奇性測試，然后，如果測試持續(xù)足夠長的時間，可以測量一般活動。在早期暴露期間，焦慮可能在一般活動和觸壁性方面都起作用，后來更多的只在觸壁性方面起作用。因此，雖然OFT越來越被用作測量一般運動活動的代理，但這是一個忽視了許多不同方面對OFT行為的貢獻的趨勢。

關于OFT在何種程度上是情緒性的可靠測量，已經(jīng)有過討論。一些結果，特別是排便、中心時間和前5分鐘內(nèi)的活動，可能測量了情緒性的某些方面。OFT中的早期活動可以測量焦慮，因為它可能引發(fā)分離壓力（因為動物被從其籠伴隔離）和廣場恐懼癥（暴露于大型曠場與熟悉的標準鞋盒式保持籠完全不同）。典型的OFT的布局也與嚙齒類動物在野外通常的生活方式形成對比：在社交網(wǎng)絡、地下洞穴或保護區(qū)域中。此外，中心時間通常對γ-氨基丁酸（GABA）作用的抗焦慮藥（在大多數(shù)情況下是苯二氮卓類藥物）的急性給藥敏感，但通常被認為對短期或長期的SSRIs治療不敏感。然而，這可能取決于品系和劑量，許多現(xiàn)有的研究已經(jīng)在大鼠中進行。作為與這一總體發(fā)現(xiàn)沖突的數(shù)據(jù)的一個例子，Dulawa等人已經(jīng)顯示，長期在飲用水中給予18和25 mg/kg/day的氟西汀，但不是10 mg/kg/day，導致BALB/cJ小鼠中心入口數(shù)的增加。然而，對單胺作用抗焦慮藥的一般不敏感性，嚙齒類動物的自然習性和傾向，以及其他證據(jù)，已經(jīng)導致了中心時間可能測量“正常”焦慮并對嚴重的“病理性”焦慮不敏感的建議，如在一些人類疾病中所見。

在曠場內(nèi)的小鼠運動可以使用許多不同的機制進行監(jiān)測。歷史上，第一種方法依賴于在曠場的表面標記出水平和垂直的平行線（或者在圓形曠場的情況下有時是同心的），形成一個網(wǎng)格。觀察者（無論是現(xiàn)場的還是通過視頻錄制的）記錄鼠從網(wǎng)格的一個方塊跨越到另一個方塊的次數(shù)，也記錄是否進入中心或周邊方塊。第二種機制涉及使用紅外傳感器，通常也是放在兩個方向上。傳感器也可以放在第三個維度（高度）上，以監(jiān)測抬起或頭部下沉（如果曠場包括一個洞口地板）。最后一個常見的機制涉及使用視頻攝像頭和軟件進行頂部跟蹤（圖1.2），可以從包括Noldus（Ethovision；荷蘭）、上海欣軟（VisuTrack，中國上海）和Stoelting Co（ANY-maze；，USA）在內(nèi)的許多供應商那里獲得。

圖1.2   大小鼠曠場實驗箱 型號XR-XZ301，上海欣軟                       

2.設備、材料和設置 

2.1. 房間

隔離聲音和無意的干擾。如果有環(huán)境噪音變化的擔憂，可以使用白噪音機器（例如，白噪音發(fā)生器，San Diego Instruments，San Diego, CA, USA 或者聲音療法機器，Conair Corporation, Glendale, AZ, USA）。

曠場地的一致照明。如在“實驗變量”中討論的，不同的研究者使用的照明量差異很大，可以是紅色或白色。作為經(jīng)驗法則，我們的實驗室通常使用大約30勒克斯的暗光。更亮的光（尤其是更亮的白光）可能會增加觸墻性和/或減少運動，但在明亮的環(huán)境中進行測試并不少見。無論選擇何種光線級別，研究者都應使用光度計記錄光線級別，并在任何出版物中報告此級別。

2.2. 曠場材料

任何材料，包括塑料、金屬或木頭，都可以用來構建曠場。塑料或耐腐蝕金屬更可取，因為這些材料可以輕松清潔和消毒。大小可以大不相同（見實驗變量）。使用的既有矩形也有圓形的曠場。矩形曠場的優(yōu)點是可以更容易地將多個曠場放入一個測試房間。圓形曠場則消除了老鼠在角落里待的選項。對于簡單的活動測量，大多數(shù)大小都會提供合理的數(shù)據(jù)。如果還在測量其他參數(shù)，特別是觸墻性，那么更大的場地可能會提供更準確的數(shù)據(jù)（推薦至少40 * 40厘米的大�。�。墻高應至少為35厘米。這個高度既限制了老鼠看到墻外的能力，也通常足夠高，除非在極端情況下，可以防止老鼠跳出曠場。最常見的是在裸地上測試老鼠。然而，一些實驗室在薄薄的床鋪上進行測試。許多協(xié)議要求在老鼠之間徹底清潔，盡管其他程序在動物之間保持床鋪。還有其他協(xié)議只移除糞便和尿液，因為輕微但一致的嗅覺線索比任何殘留的消毒劑味道更可取。我們提供了一種在老鼠之間用消毒劑輕度清潔的協(xié)議；然而，無論選擇何種方法，最重要的是在自己的實驗室內(nèi)外保持一致。如果使用頂部視頻跟蹤系統(tǒng)，考慮使用啞光地板以防止反射。

2.3. 獲取數(shù)據(jù)的方法

如前所述，這可以手動完成，如果曠場地被劃分為不同的區(qū)域（圖2.1）。更常見的是在配備有光電池的曠場中進行測試，或者動物被計算機化跟蹤軟件監(jiān)控。

2.4. 計時器 這可以由設備或數(shù)字跟蹤軟件自動化，也可以是單獨的手持計時器。

2.5. 測試后的新鼠籠

通常，將老鼠放入新籠子比放回其籠伴侶那里更可取，因為重新引入老鼠可能會修改尚未測試的老鼠的行為。

2.6. 清理材料

通常包括一個垃圾桶和紙巾來清理尿液和擦拭曠場。一個小而安靜的手持式吸塵器通常很適合清除緊湊的糞便。

2.7. 消毒劑 一個裝有10-70%酒精的噴霧瓶可以用于一般擦拭。注意，酒精應謹慎使用，因為它可能會導致許多塑料裂紋，并溶解用于將塑料和其他材料粘合在一起的膠水。

3. 實驗流程

任何類型的新奇或壓力都可能改變探索行為。因此，減少新奇，例如籠子的變化，對于測試前的一段時間至關重要，通常至少24小時。同樣重要的是，所有要在一組內(nèi)進行比較的動物在其生命中都以相同的方式處理。應盡一切可能減少背景壓力，并確保所有處理都是隨機的。程序?qū)⒃趯嶒炇抑�間變化，根據(jù)實驗設計，老鼠可能只被測試一次或多次以評估對濫用藥物的適應性或敏感性。歷史上，OFT通常在5或10分鐘內(nèi)進行。這個時間段的一個原因是活動是手動評分的，一次一個動物。新的系統(tǒng)是自動化的，允許動物在任何一個時間點在多個曠場中單獨測試。在我們的實驗室，我們通常在60分鐘的時間內(nèi)進行OFT。這使我們能夠評估初次接觸期間的探索活動和通常在曠場的新奇消退后，通常是接觸開始后的30分鐘，看到的一般活動。

3.1 在測試前至少1小時將老鼠運送到測試室，讓老鼠適應實驗室環(huán)境。如果轉(zhuǎn)移涉及到環(huán)境變化過大或其他可能的壓力源，這個時間段應該延長。

3.2打開視頻攝像機、光電檢測設備或其他跟蹤系統(tǒng)。注意，無論使用何種數(shù)據(jù)采集方法，最好的做法是使用視頻攝像機記錄每個會話。這樣，如果有必要，可以在以后的時間重新評估會話的結果。

3.3清潔曠場地（OF）。即使在初始試驗之前曠場地并不臟，清潔也很重要，這樣所有的動物都能平等地體驗到消毒劑的殘留氣味。

3.4將老鼠放入曠場地。最常見的是將老鼠放在中心。然而，有時也會將老鼠放在靠近墻壁的地方，這是因為這樣不會立即將老鼠暴露在壓力情境（曠場地的中心）中，或者因為這樣可能更容易到達（在曠場地面積大的情況下）。

3.5啟動計時器。

3.6測試者應該離開房間，或者盡可能遠離曠場和老鼠的視線。在每次試驗中，測試者應保持靜止和安靜。

3.7在試驗結束時，將老鼠從曠場中移出，并放入新的籠子。

3.8計數(shù)糞便。如前所述，糞便的數(shù)量與動物的情緒或焦慮狀態(tài)有關。糞便數(shù)量的增加與其他焦慮度量相關。

3.9用消毒劑清潔曠場地（如果使用了吸塵器的話）。

3.10在將下一只老鼠放入曠場地之前，等待消毒劑完全干燥。

系統(tǒng)的類型，以及在一定程度上曠場地的大小，將決定可以可靠測量的參數(shù)的類型和數(shù)量。對于手動跟蹤，這通常包括穿過的方格數(shù)、在中心方格中花費的時間、后腿立起的次數(shù)和糞便。對于自動系統(tǒng)，可以測量的參數(shù)數(shù)量似乎無窮無盡。然而，通常最有用的結果是移動的距離（無論是真實距離測量還是相對單位）、移動的時間、在中心的時間、垂直活動和糞便。通常，計算這些輸出在整個時間段（例如，總移動距離），并根據(jù)測量，也分為時間區(qū)間。例如，每5分鐘移動的距離是呈現(xiàn)和分析數(shù)據(jù)的常見方法。實驗的主要結果通常被視為連續(xù)變量，并根據(jù)比較的組數(shù)或?qū)嶒灄l件的數(shù)量，使用t檢驗或方差分析（ANOVA）進行分析。分箱數(shù)據(jù)（例如，1小時內(nèi)每5分鐘移動的距離）應通過兩因素ANOVA進行分析，時間為一個因素，處理（或基因型等）為另一個因素。

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