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搔痒：一种在处理大鼠时诱导积极情绪的技术

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DOI：

10.3791/57190

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2018年5月8日

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1Center for the Study of Animal Well-being, Department of Integrative Physiology and Neuroscience, Washington State University, 2Canadian Council on Animal Care, 3Department of Animal Sciences, Center for Animal Welfare Science, College of Agriculture, Purdue University, 4Department of Animal and Aquacultural Sciences, Faculty of Biosciences, Norwegian University of Life Sciences

本文内容

摘要

本文展示了 playful handling（模拟大鼠打闹嬉戏的搔痒技术）的标准化应用。该技术在对大鼠进行常规饲养管理以及注射等医疗和科研操作时，可有效减少其对人类的恐惧反应，并产生积极的情绪状态。

摘要

操作大鼠等小型动物可能导致多种不良影响，包括动物对人类的恐惧、抗拒被操作、增加动物和操作人员手部受伤的风险、降低动物福利以及研究数据的有效性下降。为了尽量减少对实验结果和人-动物关系的负面影响，通常需要让实验动物适应被操作的过程。然而，目前的适应方法差异较大，且往往效果有限。更有效的方法是人类在操作过程中模仿动物嬉戏打闹行为的某些特征。当以系统化的方式应用于实验大鼠时，这种被称为“挠痒”（tickling）的 playful handling 方法，能够持续引发积极的行为反应。本文详细描述了一种标准化的大鼠挠痒技术。该方法有助于未来对动物积极情感状态的研究，使日常饲养管理操作（如换笼）或医学/科研程序（如注射）中的大鼠操作更加便利，并可作为社交环境丰容的一种手段。结论认为，该方法能够高效且切实地减轻大鼠对人类的恐惧，改善其福利状况，并可靠地模拟动物的积极情感状态。

引言

抓取和处理实验或作为宠物饲养的家鼠（Rattus norvegicus）等小型动物，可显著增加其行为和生理上的应激指标1，并引发提示情绪困扰的厌恶反应2。对大鼠的抓取操作可能诱发其对人类的恐惧反应3,4，这不仅使后续操作更加困难，还可能增加动物和操作者受伤的风险，并影响实验数据的有效性5。

为了避免操作对实验结果和人与动物关系产生负面影响，通常在将新获得的年轻动物分配至实验处理组之前，会给予一定时间使其适应与人类的互动。在此适应期间，饲养人员可能会让大鼠经历一系列形式和持续时间差异较大的事件。这些事件可能包括被动接触人员、触摸、提起、抚摸、抓握、说话以及提供食物奖励。尽管已有报道称，这些操作的某些组合可减少大鼠对人类的恐惧6，但对于忙碌的动物饲养人员而言，尚不清楚哪些具体操作最为有效。有研究报道，大鼠对其中某些单独的技术可能产生不良反应，或至少无积极反应2,7,8,9。

相比之下，大量证据支持这样的结论：挠痒（tickling）作为一种模仿幼年大鼠嬉戏打闹行为的抓取技术，是一种极为有益的社交接触形式，尤其对幼年大鼠而言10,11,12,13。大鼠是高度社会化的哺乳动物，这一点从它们幼年时期花费大量时间相互玩耍的行为中可见一斑14，也体现在它们强烈倾向于重建并维持与同种个体的社会接触15,16,17。大鼠挠痒技术正是利用了大鼠天生喜爱玩耍的社交特性，将日常抓取转变为一种积极的体验。这一概念最初被提出时，旨在作为研究社会性游戏行为所诱发的积极情绪状态之神经生物学基础的模型7。自那以来，大鼠挠痒已被应用于超过56项不同的实验中，其中22项研究将其与其他抓取技术进行了比较13。

大鼠的打闹游戏具有两个关键行为特征："背部接触"和"压制"（图1）18,19。在打闹游戏中，一只大鼠通过触碰同伴颈背部的方式发起游戏；被触碰的个体则会翻转为仰卧姿势，并被发起者站立于其上方将其压制住19。游戏持续进行时，两只大鼠轮流处于上方和下方的位置18。人类操作者可通过手指快速有力的动作模拟打闹游戏的这两个关键成分，动作方式类似于逗孩子发笑时的挠痒动作，交替触碰大鼠的颈背部（背部接触）和腹面（压制）。当然，挠痒并不完全等同于大鼠之间的打闹游戏，因为在挠痒过程中大鼠无法压制人类的手。事实上，个体在打闹游戏和挠痒中的参与程度可能存在差异20,21。尽管如此，现有证据表明，挠痒激活了与同种个体间打闹游戏相同的奖赏机制。动物会主动寻求挠痒刺激，并可将其作为操作式学习的奖励，这表明对幼年大鼠而言，被挠痒具有显著的奖赏价值7,11,12,13,22。尽管也有报道称大鼠可通过操作任务习得以轻柔抚摸作为奖励的行为，但它们趋向于更快地接近提供挠痒而非抚摸的人手7。

用于搔痒操作的固定方式可能看似与常见的限制性操作相似，但有证据表明，大鼠对这些不同类型的抓取方式感知存在差异。当大鼠被反复限制时（例如进行注射操作），会分泌过量的卟啉，导致出现色性泪症（"红泪"）8。色性泪症是对急性应激源的一种反应，会导致眼周和鼻部皮肤及毛发呈现红褐色染色23。当大鼠被反复以类似“固定”方式仰面按压时，其对人类的亲近程度低于被搔痒时的表现12。这些结果表明，在搔痒过程中反复短暂的限制与释放，与非游戏性质的限制性操作在感知上有所不同。因此，搔痒所采用的具体技术对于诱导积极的情感状态而非加剧操作应激具有重要意义。

通过关注大鼠的发声情况，可以轻松监测挠痒对其情感状态的影响。大鼠通常会产生两类超声波发声（USVs），频率分别约为22-kHz和50-kHz，此外还有可听范围内的发声。22-kHz的USVs通常出现在预期厌恶事件时，并伴随大脑胆碱能活动增强24。因此，22-kHz USVs被认为反映了一种焦虑的负面情感状态。50-kHz USVs，尤其是频率调制型的"trill"类型（图2），通常与奖赏性情境和刺激相关，并伴随大脑多巴胺能活动增加24,25。因此，大量表达50-kHz USVs被认为反映了积极的情感状态24,26,27,28。最后，可听范围内的发声通常与身体疼痛和不适相关，因此被用作疼痛和不适的标志。这三种发声模式的不同产生情况，为大鼠情感状态的变化提供了可靠的记录依据26。当暴露于捕食者、遭受足底电击等疼痛刺激或雄性间打斗时，大鼠会发出约22-kHz的USVs28。也有报道称，抚摸 naïve 大鼠会引发多个22-kHz USVs，推测其表示负面情感2。相反，当人类对大鼠进行挠痒时，类似于大鼠之间激烈嬉戏的情境，大鼠会发出大量50-kHz USVs。因此，50-kHz USVs的发生率可作为挠痒所引发积极情感反应的梯度测量指标29,30。

现有描述 "如何搔痒大鼠" 较为简略，可能导致结果不一致。此外，初学者 "大鼠搔痒器" 在尝试模仿打闹游戏时可能表现得过于犹豫。这些词语 "用力搔痒" 通过视觉演示更容易理解。因此，本文旨在详细描述并示范如何以有效且一致的方式模仿大鼠之间积极的玩耍互动，从而在操作大鼠时可靠地引发大多数大鼠的积极反应。本方案介绍了一种标准化的搔痒技术，并解释了如何将搔痒与固定、注射等操作相结合，以减轻可能引起的负面情绪体验。

方案

所有实验均依照美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》31,32 在经国际实验动物评估和认可委员会（AAALAC International）认证的设施中进行，并已获得华盛顿州立大学机构动物护理和使用委员会的批准。 以下方案可能使操作人员暴露于实验动物过敏原。应根据机构职业健康与安全计划以及医疗保健提供方的建议佩戴个人防护装备。 本方案描述的是在典型实验动物饲养条件下的操作流程，但也可根据需要调整用于生物安全等级更高的设施（例如使用生物安全柜等）。 

1. 仪器设备的准备与安装

  1. 操作箱
    1. 准备一只动物的居住笼或其他围栏用于挠痒，下文称之为操作箱。
    2. 确保操作箱足够大，以便挠痒者的手可以伸入，并允许大鼠在其中自由活动，同时防止其跳出。
    3. 确保操作箱内无任何障碍物。因此，若在居住笼内进行挠痒，需移除窝棚、啃咬棒、揉皱的纸张等所有物品。
    4. 在操作箱底部铺上垫料33。可使用其他类型的软质地面覆盖物，但其诱发50-kHz发声的效果不如垫料13。
    5. 将操作箱放置在桌面上或台面上，高度应使操作者的手能够舒适地触及操作箱底部的任何位置。
    6. 如需要，可在挠痒前使大鼠适应操作箱，以减少新奇环境带来的影响。
  2. 计时器：为标记每次15秒挠痒时段的开始与结束，将计时装置放置在操作箱附近便于读取的位置。或者，可通过耳机向挠痒者传输听觉时间信号。
  3. 发声记录
    1. 若需记录发声以量化不同类型的声音用于科研目的，请使用能够捕捉10–120-kHz宽带声音的麦克风，并连接至可记录高频声音的设备。
    2. 将麦克风悬挂在箱体顶部或侧边，高度应足够低以清晰检测发声信号，并避免与邻近笼内大鼠的发声混淆，但需确保大鼠无法直接接触到麦克风。
    3. 若仅需监测发声以确认挠痒技术正确，则可使用蝙蝠探测器并将其设置在箱体一侧。若使用简单的外差式探测器，应将设备调至50-kHz。
  4. 实验手套：挠痒时应使用裸手或佩戴薄手套。该挠痒技术最初是基于裸手操作开发的。  然而，佩戴薄手套同样能有效诱发大鼠的玩耍行为和50-kHz超声发声，同时允许操作者通过手套感知施加在大鼠身体上的压力程度及其反应。

2. 搔痒操作步骤

  1. 如需，请戴上实验手套。将鼠笼移至实验台或工作台。若不在鼠笼内进行轻柔抚摸操作，需轻柔地将大鼠转移至操作盒中。启动计时器，如有需要，同时开始录音。
  2. 为确保操作一致，交替进行15秒手部接触和15秒脱离接触，总计2分钟。该时长的互动已被证实足以增强大鼠对人类的亲近性11.
    1. 开始搔痒实验时，先将手静止放置于操作箱的一侧，持续15秒以释放刺激。手的存在可使大鼠主动发起互动，表现为朝向手部舔舐及轻微啃咬（轻咬），表明大鼠具有互动意愿。22当发生这种情况时，将手从大鼠身边移开，这可能会引发大鼠 playful 地追击手部动作。或者，在15秒的释放期间，将手保持在箱外。
    2. 用背部接触（2-4秒）启动互动，随后进行15秒的搔痒。使用一只手，以指尖快速抖动的方式用力触碰大鼠颈背（颈部背侧表面），动作应类似于人类搔痒时的常见手法。避免接触臀部区域，因为该部位通常在攻击性互动中被针对。34.
    3. 沿背侧接触继续操作 针。放置 用拇指和中指托住大鼠的前肢下方；将大鼠轻轻抬起至适当高度，以便迅速将其翻转至仰卧位，同时确保尾巴未受弯曲。
      注意：将大鼠翻转至仰卧位时，可用小指轻轻按压大鼠背部以辅助操作。
    4. 轻轻但牢固地抓住大鼠；动作要坚定但不要用力。当大鼠仰面朝上躺在地面时，松松地按住其身体，同时用手指在其腹部快速、有力但轻柔地移动，类似于人类挠痒时的常用手法。
    5. 尽管刺激要快速且有力，但固定大鼠的时间应保持轻快（每针2-4秒），以尽量减少不良反应。让大鼠自行恢复体位后，迅速进行背部接触。
    6. 在背侧接触和插针之间交替进行。平均而言，每15秒应有4至5次插针。35.
    7. 不要用双手抓取大鼠。在持续15秒的搔抓过程中，即使在从按压转为背部接触的过程中，也应始终保持手指持续移动并与大鼠身体接触。
    8. 再进行三次额外的15秒刺激和15秒放松，共计2分钟。
  3. 若使用操作箱，将大鼠放回其饲养笼；若在饲养笼中操作，则将环境丰富化物品放回笼内。用纸巾清洁操作箱，清除垫料未吸收的粪便和尿液。
  4. 根据需要对下一笼大鼠重复上述操作。

3. 同时搔痒多只大鼠

  1. 可以对大鼠进行群体搔痒刺激36。如果操作时长对实验无关紧要，可交替对每只大鼠搔痒15秒。根据需要，搔痒过程的总时长可超过2分钟，以确保每只大鼠接受四次搔痒接触，每次接触之间伴随释放间隔。
  2. 如果操作时长对研究结果具有影响，则采用以下程序：
    1. 对于成对大鼠，先对第一只大鼠搔痒15秒，紧接着在释放第一只大鼠的同时，立即对第二只大鼠搔痒15秒（即，在释放第一只大鼠的过程中开始对第二只大鼠搔痒），依此类推。操作者在此过程中无休息间隔。
    2. 对于三只一组的大鼠，采用3.2.1中所述方法用一只手对其中两只大鼠依次搔痒，同时用另一只手在对其中一只搔痒时同步对第三只大鼠进行搔痒。
    3. 对于四只或更多大鼠组成的群体，每次对一只或一对大鼠搔痒15秒。根据需要，搔痒过程的总时长可超过2分钟。

结果

影响或可能影响搔痒反应的因素总结于表1中。大鼠搔痒的积极结果已通过多种大鼠福利和积极情感指标得到证实。常见发现包括50-kHz超声 vocalizations（USVs）的产生增加、接近行为增加以及抓取难度降低。在基因和细胞水平上，报道的大鼠搔痒效应包括下丘脑中基因表达的改变37，以及海马齿状回中神经发生增加38,39。此外还报告了提示普遍性焦虑和对人类恐惧减少的结果，例如在9项不同实验中接近目标的潜伏期缩短13、恐惧条件反射后冻结行为减少40,41，以及单笼饲养大鼠进入开放旷场中央区域的次数增加36。欲了解更多信息，请参见LaFollette et al.，该研究对搔痒相关文献进行了系统综述，共识别出22篇比较大鼠搔痒与其他处理方法效果的研究报告13。

接下来，将具体说明在结合使用搔痒法与固定及腹腔（IP）注射操作时可能获得的结果示例。

Sprague-Dawley 大鼠（雄性；85–94 日龄；n = 48）在连续 10 天每日腹腔注射生理盐水前后立即接受 2 分钟搔抓刺激，若结合幼年期搔抓经历（25–45 日龄期间每日 2 分钟），则在注射前（广义线性模型方差分析，F3, 44 = 9.59，p < 0.0001；图 3A）和注射后（F3, 44 = 8.74，p = 0.0001；图 3B）产生更多的 50-kHz 超声发声（USV）（Tukey-Kramer 检验，p < 0.05），相较于仅暴露于被动手部刺激的大鼠10。在实际注射过程的短暂期间内，50-kHz USV 的发出受到抑制（均值 ± 标准误，15 ± 1.4 次/分钟），且操作处理对其发声频率无显著影响10。研究得出结论：在注射操作前后均施加搔抓刺激，可诱导一种正性情感状态，从而减轻该操作的厌恶性，尤其对幼年期曾接受过搔抓刺激的个体效果更为明显。

为了确定在注射前或注射后进行挠痒刺激是否比在注射前后均进行更有效，以及如果有效，哪个时间段更佳，本研究比较了大鼠在注射前、注射后以及注射前后均接受挠痒刺激的反应。分别通过测量50-kHz超声波发声（USVs）和可听叫声的频率，作为积极情绪和消极情绪的指标12。实验使用Sprague-Dawley大鼠（雄性；32–41日龄；n = 96），分为两组：一组被固定并每日接受腹腔注射生理盐水（INJ），另一组仅被固定但不接受注射（对照组，CON），并接受以下其中一种处理：不进行挠痒，即在固定操作前后均不触碰大鼠（TN）；在固定前2分钟（TB）、固定后2分钟（TA）或固定前后各2分钟（TBA）进行挠痒刺激12。在固定前2分钟内，接受固定前挠痒处理的大鼠（TB、TBA）产生的50-kHz USVs最多（广义线性混合模型方差分析，F3,88 = 49.19，p < 0.0001；图3C）。TA组和TN组在固定操作前的USVs发生率上无显著差异。在操作过程中，任何接受挠痒刺激的大鼠（TA、TB、TBA）产生的50-kHz USVs均多于未接受挠痒的大鼠（TN；F3,88 = 50.67，p < 0.0001；图3D）。在所有接受挠痒的大鼠中，操作前接受挠痒（TB、TBA）的大鼠在固定期间产生的50-kHz USVs多于操作后才接受挠痒的大鼠（TA；p < 0.05）。在操作后2分钟内，所有接受挠痒组（TA、TB、TBA）大鼠产生的50-kHz USVs均多于未接受挠痒组（TN；F3,88 = 53.64，p < 0.0001；图3E）。此外，在操作过程中，固定前接受挠痒的大鼠（TB、TBA）发出的可听叫声少于未接受挠痒的大鼠（TN），而操作后接受挠痒的大鼠（TA）与其他组之间无显著差异（F3,88 = 3.67，p = 0.02；图3F）。结果表明，在腹腔注射固定操作前对大鼠进行挠痒刺激，相较于仅在操作后挠痒，能在操作前、操作中和操作后均引发更强的积极情绪反应12。

照料者对大鼠（Sprague-Dawley 雄性；n = 32）在 57 至 74 日龄期间采用以下一种处理方式：（1）每周换笼时最少程度地抓取一次；（2）每天将手静置于笼中 2 分钟，进行被动接触；（3）每天进行 2 分钟搔痒刺激，以模拟社会性玩耍；（4）每天以仰卧姿势限制固定 2 分钟，模拟被优势个体压制且无法反抗的状态11。在腹腔注射后的 1 分钟内，与“最少处理”和“限制固定”组大鼠相比，“搔痒”和“被动接触”组大鼠在笼子前半部分直立站立的时间更长，且更靠近研究人员所站位置（广义线性模型方差分析，F3, 27 = 5.70，p = 0.004；图 3G）。此外，在“人类接近测试”中，当暴露于熟悉或不熟悉的手 3 分钟时，“搔痒”组大鼠发出的 50-kHz 超声波叫声数量多于“被动接触”组（经对数转换的每分钟平均值 ± 标准误，最少处理：0.7 ± 0.26，被动接触：0.6 ± 0.18，搔痒：1.8 ± 0.30，限制固定：1.4 ± 0.28；F3,28 = 4.04，p = 0.02）。因此，与最少程度的抓取相比，仅被动手的存在即可促进大鼠对人类的适应；但搔痒是诱导大鼠对人类产生积极反应的最有效方法11。

动物社会互动研究中显示背部接触和压倒行为的小鼠行为示意图。
图1：大鼠打闹玩耍行为。（A）背部接触；（B）压倒18。请点击此处查看该图的放大版本。

频谱图显示频率（kHz）与时间（s）的关系；声学信号分析，科研数据可视化。
图2：频率调制型“颤音”类50-kHz超声 vocalizations。 一只大鼠在被搔痒时1秒内发出了五次三音节的发声。17 kHz、25 kHz和70 kHz处的水平线是由房间内的电子设备产生的例如计算机、麦克风、摄像头。

比较不同处理下大鼠50-kHz超声发声的图表；分析涉及抓握和挠痒刺激。
图3：幼年期接受挠痒刺激或在实验操作（如腹腔注射）前/期间接受挠痒刺激的大鼠的行为反应。 成年雄性大鼠在幼年期接受最少化抓握（M）或挠痒刺激（T），并在注射前后立即接受被动手部接触（P）或挠痒刺激（T）（形成四种处理组合：M-P、T-P、M-T、T-T）时，在注射操作前（A）和注射后（B）产生的50-kHz超声发声率（均值 ± 标准误，calls/min）；数据来自Cloutier 等10。幼年雄性大鼠在连续10天每日一次的束缚过程中（是否伴随腹腔注射），在操作前未接受挠痒（TN）、仅操作前挠痒（TB）、仅操作后挠痒（TA）、或操作前后均挠痒（TBA）条件下，束缚前（C）、束缚中（D）和束缚后（E）产生的50-kHz超声发声率（均值 ± 标准误，calls/min）；以及（F）束缚期间产生的可听声呼叫率；数据来自Cloutier 等12。（G）雄性大鼠在接受最少化、被动、挠痒或束缚式抓握处理后，在腹腔注射后1分钟内于研究人员附近直立站立的持续时间（均值 ± 标准误，s）；数据来自Cloutier 等11。柱标上不同字母（a, b, c）表示成对比较中的显著差异（Tukey-Kramer检验，p < 0.05）。 请点击此处查看该图的放大版本。

因素效应参考文献
内在因素
年龄24–44日龄与89–92日龄大鼠在50-kHz超声发声（USVs）方面无差异18, 29, 42
71日龄至148日龄大鼠的50-kHz USVs减少29
17日龄雄性大鼠的50-kHz USVs显著多于7–9月龄雄性大鼠43
幼年期和成年期均接受搔痒刺激的大鼠，其积极反应最强，优于仅在幼年期或成年期接受搔痒的大鼠10
性别44日龄和71日龄时雄性大鼠产生的50-kHz USVs多于雌性，但在148日龄时雌性大鼠产生的50-kHz USVs多于雄性29
44日龄和58日龄时雄性大鼠产生的50-kHz USVs多于雌性43
96只幼年Long-Evans大鼠或52只幼年Wistar大鼠的50-kHz USVs未见性别差异42, 44
幼年Wistar雌性大鼠产生的22-kHz USVs多于雄性44
个体间差异发出更多50-kHz USVs的大鼠表现出对自我触发搔痒的接近时间缩短、搔痒后正向判断偏倚增强，以及搔痒后海马细胞增殖增加27, 37, 45
更爱玩耍的大鼠产生更多50-kHz USVs43
品系尚未系统报道，但轶事证据表明，不同品系和供应商来源的大鼠对搔痒的反应存在差异；通过选择对搔痒反应中50-kHz USVs频率高或低的大鼠，已培育出差异显著的品系22, 26, 42, 46
既往搔痒经历增加50-kHz超声USVs的产生12
外在因素
垫料在熟悉的垫料上进行搔痒时，大鼠产生的50-kHz USVs多于无垫料条件下33
应激在束缚应激后1小时对大鼠进行搔痒可降低50-kHz USVs的产生，但在23小时后搔痒则无此效应47, 48
时间安排注射前搔痒比注射后搔痒更能有效增加50-kHz USVs12
操作者性别未发现影响Panksepp, J. 2014, 未发表数据
大鼠对操作者的熟悉程度与陌生操作者相比，大鼠对熟悉的操作者产生更多50-kHz USVs，并在其附近停留更长时间11
操作者的搔痒经验／搔痒力度影响50-kHz USVs的产生，但不影响偏好和接近行为Cloutier, S. 2011, 未发表数据
操作者施加按压的持续时间／背部接触与按压交替的频率与每15秒内多次进行背部接触和按压的手相比，施加持续15秒按压（限制）的手受到的啃咬次数（解释为玩耍请求）更少11
操作者使用的气味物质（如香水、洗发水、剃须膏）尚未报道
群体规模多数实验表明，单只饲养比群养更能增强对搔痒的积极反应；但在群养大鼠的笼内与其笼伴一同进行搔痒可减弱该差异7, 22, 27, 36
光照强度在1000 lux光照下搔痒时，50-kHz USVs低于25 lux条件43
噪音尚未报道
搔痒前的笼具清洁在部分大鼠中诱发22-kHz USVs的产生12
一天中的时间在光照期开始或结束时进行搔痒，对50-kHz USVs的产生无影响；尚未比较光照期开始/结束与光照期或暗期中间时段的差异Cloutier, S. 2011, 未发表数据

表1：影响或可能影响大鼠对搔痒反应的因素列表，搔痒是一种模拟大鼠打闹玩耍的 playful 操作技术。

讨论

本方案描述了一种大鼠搔痒技术，这是一种模仿大鼠打闹玩耍行为的 playful 操作方法，可有效诱导大鼠发出提示积极情绪的发声，并在进行常规饲养管理或腹腔注射等医学与科研操作时增加其主动接近行为。

社会性游戏是一种通常具有积极意义的社交接触形式，被认为有助于调节个体对恐惧情境的情绪反应42,43，并增强对抗焦虑和抑郁的韧性44。通过模拟大鼠的社会性游戏行为，挠痒似乎也具有类似的积极效应7。因此，为了使挠痒能够成功诱导积极的情感状态，必须牢记：在挠痒过程中，手的作用是充当"游戏伙伴"。手之所以具有吸引力，是因为它模拟了大鼠在激烈追逐式游戏中期待并享受的来自另一只大鼠的行为。因此，用双手提起并握住大鼠并不符合大鼠自然游戏行为的模式，可能无法产生相同的效果。事实上，实验大鼠会学会回避非游戏性质的束缚行为，例如操作者用一只手抓握大鼠并用另一只手抚摸它45。在对大鼠进行挠痒时，还应确保手部动作自信而果断，同时保持活泼和嬉戏的风格。按压动作应保持轻快（每次按压持续2–4秒），以尽量减少负面反应，因为在大鼠之间的激烈追逐式游戏中，反复按压会导致发出22-kHz的超声波发声（USVs）18。

尽管幼年大鼠比成年大鼠更爱玩耍，且对挠痒刺激的反应更强18，但在成年期进行挠痒也具有益处10。研究发现，幼年时期接受挠痒的大鼠在生命后期仍能受益36，这表明大鼠对人类存在的感情反应可产生持久的积极影响。大鼠对挠痒反应的性别差异尚不一致：有研究报道幼年大鼠中不存在性别差异46,47；也有研究发现幼年雄性比幼年雌性发出更多的50-kHz叫声，而22-kHz叫声则更少29,48,39；还有研究显示，成年雌性比同龄雄性发出更多的50-kHz叫声29，这与社会性玩耍行为中的性别差异研究结果相似49。

可通过大鼠的运动模式和发声情况来评估搔痒技术的有效性。在搔痒后每次15秒的释放期间，大鼠会啃咬并舔舐操作者的手指11。这种啃咬动作轻柔且无伤害性，已被描述为幼年大鼠中的一种玩耍请求行为22。当操作者在操作箱内移动手部时，大鼠会跟随并追逐手部。大鼠（尤其是幼年个体）还会在每次搔痒间隔期间在箱内奔跑、跳跃，并在搔痒结束后表现出明显的活动量增加，类似于打闹玩耍所特有的跑动行为。如果大鼠在释放期间保持静止不动，则可能需要调整搔痒技术，例如缩短压背时间或减少压背次数。在首次搔痒训练中，最好采用持续时间较短的压背刺激。随着大鼠逐渐适应搔痒过程，可逐步增加压背的持续时间和次数。大鼠在搔痒过程中及搔痒间隔期间会发出50-kHz的超声波叫声（USVs），其中包括颤音（trills）。在每日搔痒的前两周内，每次15秒释放期间产生的颤音数量会逐渐增加，之后趋于稳定47。个体差异使得被搔痒的大鼠可分为高呼叫者和低呼叫者，这两类大鼠在应激、焦虑和快感缺失方面表现出不同的反应46,47,50。

大鼠搔痒已被成功用于诱导积极情绪，其依据是在搔痒过程中产生50-kHz超声波发声（USVs）进行评估13最近，该技术已被用于减少大鼠对人类的恐惧，并减轻其对注射等医学和科研操作的厌恶反应。有证据表明，每天仅对每只动物进行2分钟的挠痒刺激，即可有效且实用地降低其对人类的回避行为。11考虑到幼年大鼠每天会一起玩耍约60分钟51,52,53每天搔痒2分钟是可行的，但可能时间太短，无法完全复制大鼠之间社交性玩耍的全部效果。饲养宠物大鼠的主人通常比实验室饲养人员有更多时间与大鼠互动，只要大鼠持续表现出积极反应，便可额外增加搔痒时间。依据Burgdorf的研究 等44,45，大鼠在激烈嬉戏的前15分钟内表现出最为积极的反应。因此，对大鼠进行搔痒刺激时，每次持续不超过15分钟可能更为有效，尤其是在因合理原因无法将其饲养于社交群体中的情况下。然而，该结论基于嬉戏行为作为 "应对意外的训练"38对于更长时间的挠痒刺激，可能需要采用比本文所述方法更具变化性的技术，以维持其 playful 的特性。只要不影响睡眠和进食等其他重要的生物学活动，每天增加挠痒次数也可能带来益处。除了有助于改善实验用和宠物大鼠的福利外，本研究所描述的标准化挠痒技术还可用于进一步的研究，以探讨社会性游戏及其组成部分对行为、社会功能及大脑发育的影响。

在注射前后进行挠痒刺激，尤其是与此前的挠痒经历（约40至50天前结束）相结合时，可增加大鼠在注射前后的50-kHz超声波发声（USV）频率，并降低注射期间可听见叫声的频率10。因此，挠痒似乎减轻了腹腔注射带来的不良影响，尤其是在幼年期已习惯被挠痒的大鼠中更为明显10。尽管根据可听见叫声的产生情况评估，挠痒并未完全消除注射所引起的不适，但与对照条件相比，其在束缚操作的前、中、后阶段均显著提高了50-kHz USV的发出频率12。根据50-kHz USV的数据，实施挠痒最有效的时间点是在束缚操作之前，而非之后12。在注射前对大鼠进行挠痒具有延续效应，可在操作过程中提升其积极情绪状态12。因此，挠痒可最大限度地减少常规医疗操作对大鼠福利和行为可能产生的负面影响。未来还需进一步研究，以明确该技术如何与其他注射方法及其他医学或实验操作有效结合使用。

总体而言，我们已证明大鼠搔痒可产生积极效果，例如增加50-kHz超声波发声（USV）和趋近行为，同时减少对人类的回避以及被操作时的抗拒行为。我们推荐将大鼠搔痒作为一种可行的方法，用于改善大鼠福利并模拟积极的情感状态。

披露

作者声明无任何利益冲突。

致谢

Sylvie Cloutier、Megan LaFollette、Brianna Gaskill 和 Ruth Newberry 谨将本文献给我们的挚爱合著者 Jaak Panksepp，他在完成本手稿的最后阶段不幸离世。我们深情缅怀 Jaak，称他为“大鼠搔痒之父”——他对动物情感的深刻见解为本研究奠定了基础并提供了核心灵感。本研究的部分工作基于华盛顿州立大学兽医学暑期研究奖学金、动物福利研究所颁发的动物福利提升奖，以及美国实验动物科学协会提供的“实验动物科学资助”项目的支持。本文的发表由 Petco Animal Supplies, Inc. 赞助。我们衷心感谢 Carol Dowell 及普渡大学实验动物项目允许我们在拍摄期间对其大鼠进行搔痒操作。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
实验台或工作台不推荐特定品牌。
操作箱（大鼠饲养笼或其他围栏）不推荐特定品牌。
垫料或其他类型的柔软覆盖物不推荐特定品牌。
手套（薄型实验用手套）可选。
计时装置DeltaworksInterval Timer：用于高强度间歇训练（HIIT）和锻炼的计时器
https://itunes.apple.com/us/app/interval-timer-timing-for-hiit-training-workouts/id406473568?mt=8		可选。任何计时器均可使用，但如果需要同时对多只大鼠进行搔痒刺激，使用间歇计时器会更加方便。
超声波麦克风，例如蝙蝠探测器或USB麦克风Magenta Electronics LTDBat4 蝙蝠探测器
https://www.magenta2000.co.uk/acatalog/Bat_Detector_Bat4.html		可选。Magenta 蝙蝠探测器价格相对低廉且易于使用，但一次只能检测一个频率范围内的发声。
DodotronicUltramic 200K
http://www.dodotronic.com/ultramics/?v=7516fd43adaa		可选。该麦克风在我们的实验中表现良好。市面上还有多种其他超声波麦克风可供选择。
生物声学软件CIBRASeaWave
http://www-3.unipv.it/cibra/seawave.html		可选。免费软件，录音功能有限。
CIBRASeaPro
http://www-3.unipv.it/cibra/seapro.html		可选。该软件具备强大的录音功能，在我们的研究中运行良好。还有许多其他可与生物声学麦克风配合使用的软件包。

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搔痒：一种在处理大鼠时诱导积极情绪的技术
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