本研究设计了一套全面的行为测试组合，用于对小鼠与神经退行性变相关的行为变化进行重复评估，包括运动技能、情绪（如社交互动、抑郁和焦虑）以及认知功能。
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本文内容
摘要
摘要
神经退行性疾病的药理学和毒理学研究需要对小鼠进行综合的行为学分析，因为运动功能障碍以及情绪和认知功能障碍是神经退行性疾病中常见且常共有的症状。本文展示了一套针对运动、情绪和认知功能的行为学测试组合，可用于纵向研究中的重复检测。该测试组合通过在每个行为领域至少采用两种独立且广泛认可的测试方法，评估小鼠的整体行为表型（即：用于运动功能的开放场实验和转棒实验，用于情绪功能的社会互动实验、高架十字迷宫实验和强迫游泳实验，以及用于认知功能的莫里斯水迷宫实验和新物体识别实验）。因此，这一灵敏而全面的行为学测试组合是研究神经退行性疾病中行为改变的有力工具。
引言
神经退行性疾病具有严重的临床行为症状，包括认知功能障碍、焦虑和抑郁等情绪障碍，或运动功能障碍1。多种神经退行性疾病的发病机制尚不明确2。累积研究表明，遗传和环境因素可能均参与了神经退行性疾病的发病过程。确定神经退行的风险因素需要进行行为学分析。尽管每种神经退行性疾病都有其特征性的行为症状（例如， 阿尔茨海默病 [AD] 以认知功能障碍为特征，帕金森病 [PD] 以运动功能障碍为特征），但随着疾病进展，患者会表现出多种行为异常的共病现象3。例如，AD 患者在疾病晚期会出现情绪障碍症状4,5；PD 患者可能发展为帕金森病相关性痴呆，并出现认知功能障碍6。基于这些特点，神经退行疾病模型中的行为学分析通常需要全面且重复进行。
为实现这一目标，设计了一套包含经典且广泛应用的行为学测试的组合方案，用于运动、情绪和认知功能的行为分析。运动功能可通过旷场实验7,8和加速转棒实验进行检测。情绪功能障碍，包括社交障碍、抑郁和焦虑，在神经退行性疾病中最为常见
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方案
本文所述所有方法均已获得香港大学教学与科研活体动物使用委员会（CULATR）的批准。
1. 通用实验方案
注意： 本节内容基于 Deacon19。
- 行为学实验房间设置
- 在行为学实验房间内（面积应约为10 m2，具备可调节照明，最好设有缓冲间），清除所有无关的刺激或干扰因素，包括实验装置上的直射强光、气味、噪音以及其他无关动物。
注意：由于小鼠为夜行性动物，在开放场实验、新物体识别实验和社会交互实验中，将光照强度控制在15 lux以下，可最大限度减少光线带来的干扰或应激，有助于小鼠专注于实验任务。 - 将用于视频记录的摄像机安装在距地面至少1.5 m的高度，确保其处于测试小鼠的视线之外。
- 在行为学实验房间内（面积应约为10 m2，具备可调节照明，最好设有缓冲间），清除所有无关的刺激或干扰因素，包括实验装置上的直射强光、气味、噪音以及其他无关动物。
- 饲养与适应
- 在动物饲养单元中群体饲养小鼠并进行观察（例如，每笼最多饲养四只成年小鼠）。
注意：本实验使用3月龄雄性C57BL/6N小鼠，饲养于1144B型笼具中。排除患病、受伤或严重应激的小鼠。饥饿、口渴或遭受欺凌的经历可能影响小鼠的行....
- 在动物饲养单元中群体饲养小鼠并进行观察（例如，每笼最多饲养四只成年小鼠）。
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结果
该行为学测试组合旨在对运动、情绪和认知功能进行全面且有效的行为分析，这些功能在神经退行性疾病中常受到影响5。我们已应用该测试组合研究成年早期C57BL/6N小鼠在经呼吸道暴露于二氧化硅纳米颗粒1个月和2个月后的行为变化18。结果表明，暴露于二氧化硅纳米颗粒的C57BL/6N小鼠在不同暴露时间后表现出多种行为改变18。简而言之，旷场实验（图2A）和加速转棒实验（图2B）的结果显示，二氧化硅纳米颗粒暴露未影响小鼠的自主活动能力或运动功能，表明其具备完成其他测试的充分能力。在暴露1个月后，小鼠的社交互动活动受到影响（图2C）。考虑到焦虑或抑郁也可能降低社交能力，我们进一步分析了旷场实验、高架十字迷宫实验（图2D
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讨论
小鼠行为学分析对神经退行性疾病研究至关重要。在神经退行性疾病中，认知功能通常是行为领域中最易受影响的部分，而情绪功能障碍（如抑郁和焦虑）也常伴随出现。此外，在某些行为学测试中，运动功能常常会影响实验结果的解读，例如新物体识别实验、高架十字迷宫实验和社会交互实验。基于上述考虑，需要采用一套全面的行为学测试组合，以实现对动物行为的整体性和精确性评估。
第一步是选择合适的测试。我们纳入了公认且经典的测试，即用于运动功能的旷场实验和转棒实验、用于焦虑的高架十字迷宫实验、用于抑郁的强迫游泳实验、用于社交行为的社交互动实验，以及用于认知的莫里斯水迷宫实验和新物体识别实验。经典的焦虑测试有三种，即旷场实验、高架十字迷宫实验和明暗箱实验。这些实验均利用了动物对新环境的先天好奇心与对开阔、高处或明亮区域的回避行为之间的冲突。因此，这些测试无需使用电击、捕食者气味等有害刺激对小鼠进行条件化处理。然而，大量研究显示，这些测试的内部一致性可靠性较差，即使在同一实验室内部也存在此问题。21我们采用旷场实验和高架十字迷宫实验，在尽可能短的时间内分析小鼠的焦虑行为.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
作者感谢香港大学生物医学学院赖小诗博士提供高架十字迷宫实验设备，以及香港大学麻醉学系提供转棒实验装置。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 社交互动测试用隔间 | 自制 | (8 cm (L) x 6 cm (W) x 12 cm (H))，透明带孔，塑料材质 | |
| 强迫游泳测试用圆柱形水箱 | 自制 | 高30 cm，直径20 cm，玻璃材质 | |
| 高架十字迷宫 | 自制 | 开放臂（30 cm x 5 cm x 0.5 cm），封闭臂（30 cm x 5 cm x 16 cm），中央平台（5 cm x 5 cm x 0.5 cm），总高40 cm，塑料材质，不透明 | |
| IITC Roto-Rod 仪器 | IITC life science Inc. | 755, series 8 | |
| 开放旷场实验装置 | 自制 | 60 cm (L) x 60 cm (W) x 40 cm (H)，塑料材质，不透明 | |
| 水迷宫 | 自制 | 直径120 cm，深60 cm，钢制 |
参考文献
- Baquero, M., Martin, N. Depressive symptoms in neurodegenerative diseases. World Journal of Clinical Cases. 3 (8), 682-693 (2015).
- Brown, R. C., Lockwood, A. H., Sonawane, B. R. Neurodegenerative Diseases: An Overview of Environmental Risk Factors. ....
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