利用整合行为检测站（INBEST）对小鼠疾病模型进行行为表型分析

本方法的总体目标是通过在熟悉的环境中持续监测基本行为指标，提高行为表型分析和实验小鼠的可重复性与标准化水平。该模块化系统包含一个数字化攀爬网计算机化跑轮、一个自动喂食分配器、两个由光电管控制的TER装置、一个计算机控制的光刺激装置以及一个庇护所；此外，还整合了第三方组件和红外MPEG-4技术，并与视频追踪和事件记录软件包相连接，构建出八个独立的实验区域，可同时对四只实验动物和四只对照动物进行监测。特定行为的潜伏期、发生频率和持续时间通过MED PC 4软件进行分析。

使用ETH ovision XT 8.5软件并通过全面的统计分析来评估运动活动及运动轨迹的拓扑特征。这些数据通常经过处理，以揭示不同小鼠模型中疾病进展所诱导的行为变化。由于行为本身具有复杂性和敏感性，对慢性病小鼠进行可靠的行为测量往往非常困难。

利用能够实现准确且无偏倚行为分析的新技术，我们介绍了一种名为 Inves 或集成化行为监测站的定制监测系统。该装置旨在低应激、类似居家的环境中，对自发活动、摄食与饮水摄入、情绪反应性、动机行为等基本功能输出进行长期测量。

与单一行为学测试相比，INVEST系统的主要优势包括持续监测、减少运输应激以及快速采集多组数据，并可立即将数据输入计算机进行无偏分析。尽管持续监测能够解决传统研究中常见的混杂因素，但需要注意的是，某些行为领域（如神经功能和空间学习）无法在动物笼内环境中进行研究，因此仍需额外的测试。为完成行为特征的全面评估，在实验开始前一至两周，应开始使小鼠适应12小时光照与12小时黑暗的循环周期。小鼠在夜间最为活跃。

将暗周期时间段设置为与实验人员的工作时间同步。在此期间，温度和通风等其他环境因素应保持恒定。为获得永久性数字标识，在测试前5至7天对小鼠进行尾部纹身标记。

每天定期抓取小鼠，持续时间可达两小时，使其适应应激测量，并记录其体重、直肠温度，并观察记录其一般状态。若小鼠出现明显异常表现，如摄食或饮水减少、体重下降、弓背姿势、毛发蓬乱或污损、脑积水，或眼周出现卟啉分泌物，则应将其排除在研究之外。此外，在此期间还可进行多种行为学测试（如旷场实验），以更全面地了解其功能缺陷情况。

进行长期行为学研究时，食物分配器应装满小鼠饲料颗粒，每粒重20毫克。应始终确保一瓶新鲜的自来水供应充足。

在偏好测试中，第二个瓶子可提供另一种感兴趣的溶液，例如含糖溶液。通过称量瓶子重量来估算两次实验间隔期间消耗的液体体积。为了测量饮水潜伏期和饮水频率，需将瓶嘴连接到TERs装置上。

红外传感器用于检测舔舐行为，因此务必确保传感器未被喷嘴堵塞。如果发生堵塞，请调整喷嘴长度，使其适合笼内空间。应在远离跑轮的角落放置一个遮蔽物。

进行视频追踪时，需要使用微弱的漫射光照明房间，以避免光线从投资地板或墙壁上反射。正确设置照明后，可对测试区域进行数字化处理，以便用于测试软件。在本演示中，使用 ETH Ovision XT 8.5 软件包来设置测试区域。

首先打开一个默认的追踪项目并输入实验设置。然后选择视频源，在本例中为 Piccolo Diligent 采集器。将追踪区域的数量设置为四个。

选择鼻尖和尾部中心作为追踪点，并从试验列表中选择测量单位。在设置菜单下，通过点击“添加试验”按钮来定义试验次数。然后切换“添加变量”选项，以指定独立变量，如小鼠编号、性别组、分组和品系。

接下来，单击 arena 设置选项卡，使用提供的绘图工具定义 arena 的边界。定义完成后，使用“添加区域”（add zone）选项标出感兴趣的区域，例如地面、TERs、食物分配器等。然后，使用“添加隐藏区域组”（add hidden zone group）选项，标出小鼠无法被观察到的区域，包括躲避处和跑轮。

每个隐藏区域也应设定明确的进出口位置。在定义每个实验区域的边界和分区后，使用软件中的校准功能进行校准测试。利用标尺工具测定每个实验区域的宽度和长度。

然后使用验证按钮确认每个区域的设置，并继续设置试验参数并收集数据。要获取数据，必须首先在程序中设置数据采集参数。首先进入试验控制设置选项卡，并指定试验的时间段。

当中心点在实验区域内的持续时间超过一秒时，作为开始条件；通过展开停止条件框并设置试验在预设延迟（例如10小时）后终止，来设定试验时长；现在，在检测设置选项卡下的检测方法中选择一个选项。接下来，在仍处于检测模块时，使用设置按钮并选择“抓取当前图像”，以获取空白实验区域的参考图像；调整中心鼻部和尾部检测点的对比度范围，将范围设置为连续。

然后判断小鼠比背景更亮还是更暗。接下来，根据相机的视野调整被摄物体尺寸设置。随后，根据计算机的处理能力，如有需要，调整每秒分析的帧数。

处理 14.9 帧。通常第二帧已足够。当完成对检测模块选项的所有修改后，在继续测量行为动作的潜伏期、频率和持续时间之前，请务必保存设置。

使用 MED PC 四中自定义的程序逐步输入实验参数，例如小鼠编号、试验持续时间、跑轮活动次数等。当所有参数输入完毕且所有测试设备均已开启后，将小鼠放入实验 arena 中。随后同时按下录像和事件追踪软件的记录按钮，同步开始记录，并安静地离开房间。当记录时间结束后，返回房间将小鼠放回其饲养笼，测量水瓶重量，并将所有记录的数据保存至数字存储介质中。

原始数据可输出至电子表格进行分析，原始视频文件可用于评估罕见行为，如刻板行为或癫痫发作。使用CD-1小鼠进行了一项长期研究，在手术前数天开始使用体内最佳方案。在采集基线数据后，收集了术后数据，其中包括持续向脑室内心室给予脑反应性抗体。

从第五天开始，实验组小鼠表现出多种功能障碍，包括舔舐水瓶的行为减少。它们接近含蔗糖素溶液瓶的潜伏期也延长，并且食物摄入量下降。伴随这些变化，注射了脑反应性抗体的小鼠与对照组小鼠相比，其转轮活动也显著减少，视频追踪软件测得的自主活动量同样降低。

在实验组中，经处理的小鼠更倾向于在庇护所内停留。利用这些数据，构建了一个简单的程序以展示这些行为差异。观看本视频后，您应能够充分理解如何搭建一套定制的监测装置，用于无偏倚的行为分析。

在类似家庭环境的条件下，自动化家养笼具表型分析能够提供大量信息，通过最大限度减少因环境条件不一致、运输、应激以及反复操作设备（如inves）所带来的问题，更准确地评估与自发运动、动机行为及情绪反应相关的疾病诱导行为缺陷的发生动力学及其严重程度，从而显著提高不同研究之间行为学结果的一致性和精确性。