窥探社会互动的动态：大鼠玩耍打斗行为的测量

摘要

大鼠的打闹游戏包括对颈部后部的攻击与防御，当接触该部位时，会用鼻部轻轻摩擦。由于一只动物的动作会受到其伙伴相应行为的回应，打闹游戏成为一种复杂且动态的互动行为。这种动态复杂性为实验研究中的行为评分带来了方法学上的难题。我们提出了一种评分方案，能够敏感地反映动物行为之间的相关性。两个实验表明，即使实验处理对总体玩耍水平没有影响，该方案仍可用于检测脑损伤对打闹游戏行为的影响。也就是说，本文所提出的评分方案旨在检测和评估实验干预后打闹行为内容的变化。

摘要

大鼠的嬉戏打斗包括对颈部后部的攻击与防御，当该部位受到接触时，会用鼻部轻轻摩擦。由于一只动物的动作会受到其伙伴行为的回应，嬉戏打斗是一种复杂且动态的互动过程。这种动态复杂性为实验研究中的行为评分带来了方法学上的难题。我们提出了一种评分方案，能够敏感地反映行为之间的相关性。嬉戏打斗的频率可以通过单位时间内发生的嬉戏性颈部后部攻击次数来测量。然而，由于嬉戏性防御只能作为攻击的回应而发生，因此它本质上是一种依存性指标，最好以百分比形式表示（防御成功的攻击次数 / 总攻击次数 × 100%）。针对特定攻击所采用的防御方式可能涉及多种策略，而这些策略的发生又以前述防御行为的发生为前提；因此，防御类型的表达也应以百分比形式进行依存性描述。两项实验表明，即使在总体嬉戏水平未受影响的情况下，这些测量方法仍可用于检测脑损伤对嬉戏打斗行为的影响。也就是说，本文提出的评分方案旨在检测和评估实验处理后嬉戏行为内容的变化。

引言

大鼠是实验室中研究游戏行为最常使用的动物^{10, 21, 41}，已有多种尝试开发评分方案，以测量实验处理对打闹游戏的影响^{8, 9, 37, 38, 39}。然而，尽管这些方案在监测游戏的频率方面取得了一定成效，但由于缺乏对互动动态的敏感性，它们在监测游戏内容变化方面适用性较差¹³。主要问题在于，在打斗过程中，一方个体所采用的策略往往依赖于另一方个体特定策略的执行情况^{2, 15}。我们开发了一种评分方案，能够考虑互动的动态特性，因而更适用于检测和表征实验干预下游戏过程中发生的细微变化^{16, 20, 26}。本文重点在于测量接受 playful 攻击的一方所采取的防御性策略。

在激烈打斗过程中，动物会使用物种典型的武器系统攻击和防御特定的身体部位⁵。在大鼠中，主要武器是牙齿，用于啃咬对方的侧腹和下背部²。这种激烈的打斗行为在“居民-入侵者”情境中很容易观察到，即把一只陌生的成年雄性大鼠引入另一只作为“居民”的成年雄性大鼠的笼子中^{2, 15}。与激烈打斗类似，在玩耍性打斗中，动物也会相互竞争以获得某种优势¹。例如，大鼠会攻击和防御颈部背侧（颈背）¹⁵，当接触到该部位时，会用鼻部轻轻触蹭^{11, 32}。因此，不仅可以通过身....

方案

1. 仪器设备与房间设置

1. 玩耍箱装置是一个透明的聚甲基丙烯酸甲酯（Plexiglas）箱，尺寸为 50 cm × 50 cm × 50 cm，底部铺有 1–2 cm 厚的标准玉米芯垫料。
2. 所有录像均在黑暗环境中使用手持摄像机在夜摄模式下进行。
3. 摄像机安装在三脚架上，以 45° 角向下对准玩耍箱。拍摄画面中必须完整显示箱体的四个角，以确保装置的全貌可见。

2. 方法

1. 动物在出生后第21至23天断奶。根据实验设计，可将动物按所需的雄性和雌性组合，以每组2-4只的方式共同饲养。
2. 玩耍测试在动物的光照周期内进行，尽管测试是在暗室中完成。测试房间必须在动物进入前保持黑暗状态。
3. 共同饲养的组别需在测试前连续进行三个30分钟的习惯化训练，训练顺序与正式测试相同（见2.5）。
4. 完成习惯化后，测试前24小时将配对动物单独隔离，以最大化其玩耍互动行为（见2.5）。
5. 将动物转移至暗室，随后单独放入玩耍装置中，以配对形式进行10分钟的测试。测试结束后将动物取出，并放回其原有的饲养笼中。
6. 每次玩耍测试结束后，需丢弃垫料，并使用消毒剂Virkon（或其等效产品）对玩耍装置进行彻底清洁。该试剂能更有效地清除前一对大鼠留下的气味，且不会像酒精擦拭或喷雾那样残留强烈而持久的气味。也可使用覆盖性喷雾来掩盖受试动物....

结果

两项研究展示了我们开发的多维度评分方案如何用于诊断实验干预对大鼠玩耍打闹行为的影响。第一项研究显示，该方法可用于精确定位实验干预所改变的玩耍行为的具体组分；第二项研究则展示了该方法如何用于测量实验干预后个体间关系的变化。

（1）新生期去皮质的影响

完全切除大脑皮层可能导致成年大鼠在实验室环境中仍能相对正常地活动⁴²，然而，鉴于大脑体积较大可能在促进哺乳动物玩耍行为中起重要作用³，我们希望检验出生时即被切除皮层的大鼠其玩耍行为是否减少。本研究比较了出生时即被切除皮层的幼年及成年大鼠与假手术对照组大鼠的打闹玩耍行为²⁶。

一种常用于衡量玩耍行为的指标是“固定”（pinning）⁹，其本质上是指实验个体呈仰卧姿势，而其同伴则站立于其上方（见图1中的g帧）。当使用“固定”这一指标来评估去皮层手术的影响时，发现幼年期该行为的发生频率减少了约50%^{10, 26.......}

讨论

玩耍打斗是一种复杂且动态的互动过程，参与者的行为会持续相互影响。因此，需要一种能够敏感反映这些动态特征以及行为偶然性的评分方案。本文所概述的方案已成功应用于不同性别、个体差异、发育过程、品系差异以及实验处理之间的比较^{4, 14, 16, 20, 24, 29, 30, 31, 32, 32, 36}。此外，该方案还可作为构建进一步细化方法的基础框架。例如，大鼠在多远距离对攻击者的接近做出反应，会影响所采取策略的类型和成功率²⁵。类似地，可通过方法学手段控制机会差异，仅在高度特定且可比较的情境下对防御性行为进行评分²⁸。在玩耍打斗中，这可以限定为攻击者以垂直角度接近受体颈部，且受体距离墙壁至少一个体长的情况，从而排除因机会不同而非能力差异带来的干扰²²。因此，当前提出的用于评估玩耍过程中行为的评分框架可被视为一个基础骨架，可根据需要整合额外的测量指标。在某些情况下，若单独使用当前框架，可能并不充分。例如，最近一项针对野生型大鼠与Long-Evans大鼠幼年期玩耍行为的分析显示，由于前者的防御行为在个体间距更大的情况下即已启动，仅测量颈背攻击会低估其玩耍水.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
索尼 DCR-DVD103 摄录一体机			光学变焦 - 20倍，夜摄功能 *见下文
行为实验装置			50 X 50 X 50 厘米 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
* 任何型号的摄录一体机均可用于录像，但建议使用20倍或更高光学变焦的设备以获得最佳变焦效果。