Name: 新对象的探索在小鼠电位测定高阶重复的行为 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: 探索小鼠高阶重复行为的新型物体检测方法。该技术无需预先训练，可在低焦虑环境下评估C58J小鼠的自闭症样行为，为神经科学研究提供有效的行为学验证工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

作者谨此感谢加州大学雷德兰兹分校的暑期本科生研究项目、学术技术用户小组、数字学习中心以及科学中心。
作者谨将本文献给 Lou Yango 以示纪念。

本方案已获得雷德兰兹大学机构动物照护与使用委员会的批准。&#160;本研究中使用的C58、C57和FVB小鼠均在雷德兰兹大学动物房内繁育，其种源最初购自杰克逊实验室（缅因州巴港）。&#160;该动物房的哨兵鼠每六个月接受一次筛查，结果均无病原体感染。
1. 仪器设备与房间设置
注意：我们使用了两种不同的环境进行新物体测试：一个透明的塑料矩形笼子（45 cm × 24 cm × 20 cm）或一个底部直径为41 cm的不透明圆形笼子；但也可使用其他任何笼子。Pearson et al. 在其检测中使用了一个较小的矩形笼子（20 cm × 30 cm × 20 cm）。本实验设计的具体细节如下所述，但由于该检测方法较新，行为表型分析领域尚未对所描述的任何变量建立公认的标准。&#160;
<ol>
	<li>在测试区域中铺入约½英寸厚的玉米芯垫料。</li>
	<li>选择四种不同的新颖物体。所选物体应大小相近，由高密度塑料制成以便清洁并防止啃咬，且在形状和颜色上彼此不同。重要的是，确保测试小鼠在进行实验前未接触过这些物体。 
	注：例如，本实验中使用了粉色玩具积木、红色猴子、白色带蓝色文字的瓷砖以及标准白色骰子。</li>
	<li>在矩形测试区域中，将这些物体放置在距各个角落约3 cm的位置。在圆形测试区域中，将物体等间距放置，并距离边缘约10 cm。将每个物体的位置编号为1至4（图1）。确保在整个测试过程中，物体的摆放顺序为随机或采用平衡设计。</li>
	<li>在测试区域正上方架设摄像机，以完整记录适应期和测试期间整个区域的情况。 
	注：实验人员若在测试期间与小鼠处于同一房间，可能会影响小鼠的活动水平和探索行为。</li>
</ol>
2. 新物体探索实验
<ol>
	<li>在光周期开始时进行测试，测试房间使用荧光灯照明，照度约为100勒克斯。确保测试区域光照均匀，以在视频录制过程中保持外观一致。</li>
	<li>将一张已知尺寸的卡片放置在测试区域底部，并开始视频录制。</li>
	<li>将待测小鼠放入空的测试区域中，持续10分钟，作为适应期。在此期间进行视频记录。</li>
	<li>适应期结束后，将小鼠留在测试区域内，迅速加入四个新物体，并继续记录小鼠行为10分钟。</li>
	<li>当完整的20分钟适应/测试期结束后，将待测小鼠放回其饲养笼，使用无香味的洗洁精和水彻底清洗并擦干新物体及测试区域。</li>
</ol>
3. 视频评分
<ol>
	<li>使用视频完成所有行为评分，以提高可靠性。 
	注意：使用行为记录软件 Noldus The Observer 执行以下步骤22 如上所述，但无需使用专用程序：
	<ol>
		<li>在对首个视频进行评分之前，通过创建新项目或编辑一个已有的相似项目，在行为记录软件中设置项目的编码方案。
		<ol>
			<li>在项目设置框中，将数据采集设置为“离线观察”。在行为编码框中，进行编程 &#34;斯克拉布勒&#34;, &#34;挖掘&#34;, &#34;饲养&#34;, &#34;梳理行为&#34; 和 &#34;嗅闻物体1、2、3和4&#34; 作为“状态事件”。程序 &#34;跳跃&#34; 作为“点事件”。注：这些行为的定义在其他地方有详细描述11. 
			注意：状态事件具有开始和结束时间，而点事件仅收集计数数据。每种离散行为对应的按键由软件生成，并将这些相应按键编程到辅助键盘中（步骤 3.1.2）。</li>
			<li>要编程设置辅助键盘，请打开键盘软件，点击屏幕上显示的相应辅助键盘按钮，输入相应的按键组合，然后点击“确定”。完成辅助键盘编程后，关闭软件，程序将在计算机后台运行。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>项目设置完成后，使用行为记录软件对以下行为的次数和持续时间进行评分：后肢直立（定义为小鼠两只前爪同时接触测试 arena 的侧壁）、挖掘（定义为小鼠两只前爪同时向 arena 垫料中挖掘）、自我理毛（定义为小鼠舔舐自身身体任何部位和/或以前爪触碰面部任何部位）以及跳跃（定义为小鼠后肢直立后腾跃，使四肢同时离开地面）。
		<ol>
			<li>要对视频进行评分，请转到文件 &#62; 打开项目，然后观察 &#62; 观察 &#62; 新建。程序将提示输入文件名。命名后，选择相应的视频媒体文件。</li>
			<li>点击“开始观察”按钮以开始评分。 
			注意：在对小鼠重复性行为进行评分时，所有状态事件（State Events）均需要两次按键，第一次按键对应行为的开始，第二次按键对应行为的结束；而点事件（Point Events）仅需要一次按键。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>记录小鼠嗅探每个物体的次数。嗅探定义为小鼠将鼻部移动至距物体0.5 cm范围内的任何情况。使用行为记录软件测量嗅探持续时间，方法与测量重复性行为持续时间相同（步骤3.1.2）。
		<ol>
			<li>每次小鼠嗅探物体时，记录相应的位置编号，10分钟测试期结束时将得到一串数字（例如 1243421…）。手动记录这些数据。 
			注意：为了提高评分视频的效率和一致性，数字始终对应于特定位置，而非特定物体。</li>
			<li>如果一只小鼠嗅探一个物体，然后移开视线，接着再次嗅探该物体，则应将该嗅探次数计为两次。</li>
			<li>完整评分10分钟视频后，点击“分析”以可视化数据 &#62; 行为分析 &#62; 新。数据出现在屏幕上后，导出或复制粘贴到单独的电子表格中。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>记录小鼠在测试期间于旷场内移动的总距离。 
		注意：使用已校准的视频追踪软件来追踪测试小鼠并记录其移动的总距离（单位：厘米）以完成此步骤。所有由视频追踪软件分析的视频，在录制开始时均在实验区域内放置一张已知尺寸的卡片。
		<ol>
			<li>使用卡片在软件中校准每个视频，方法是在卡片的每一端设置一条校准线，并在校准界面中输入相应的长度。绘制完线条后，输入与每条线对应的卡片已知长度和宽度。</li>
			<li>在 Arena 设置中，选择整个 arena。 
			注意：如果在软件中对竞技场的不同区域进行区分，则可以分别设置 例如，小鼠沿墙壁移动与穿过中心区域的活动情况是关注重点。</li>
			<li>在试验控制设置中，选择十分钟的持续时间。在检测设置中，选择亮背景上的暗物体。 
			注意：如果使用的是白化小鼠或背景颜色较深，则需要对此进行调整。</li>
			<li>设置编程完成后，对视频进行评分。点击 Acquisition &#62; 开始采集。在采集控制框中，点击“新建试验”，然后点击“开始试验”。十分钟后，程序自动停止，数据可被可视化。</li>
			<li>点击分析 &#62; 计算统计量。数据出现在屏幕上后，导出或复制并粘贴到单独的电子表格中。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 统计分析、测序
<ol>
	<li>在每只小鼠生成的对应于物体探索的数字串中，识别所有不重复数字的三位数组合的总数例如 121、123、124，但不包括112或122。 
	注意：使用了用 Python 编程语言编写的程序来识别每个可能序列在数字字符串中出现的次数。使用外部程序并非必需，此步骤可通过多种不同方法完成例如 使用 Microsoft Word 或 Excel 中的查找功能）。</li>
	<li>记录每条序列出现的次数，并确定每只小鼠中重复次数最多的三条序列。 
	注意：不同小鼠的个体序列会有所差异，与序列本身相比，序列重复的次数更具研究意义即 遵循模式的重要性超过模式本身。</li>
	<li>由于小鼠重复序列的总次数与其活动水平呈正相关，因此需通过将每只小鼠最频繁出现的模式数量除以其序列模式总数来校正该值。这将得到一个与总体活动水平无关的序列重复指数。</li>
	<li>使用适当的方差分析（ANOVA）和多重比较方法（如Dunnett检验），比较各组小鼠重复其最常见序列的次数（已根据活动水平校正） 例如）以及事后检验。</li>
</ol>
5. 统计分析，对象偏好
<ol>
	<li>使用上述生成的相同数字序列（步骤 3.1.3.1），通过统计每只小鼠对每个物体的探索总次数来确定其对新物体的偏好，换句话说，即统计该数据序列中 1 秒、2 秒、3 秒和 4 秒出现的总次数。根据活动水平进行校正，并按照上述方法（步骤 4.3–4.4）进行 ANOVA 比较。 
	注意：本实验室发表的这些方法22，以及此处描述的内容，主要基于 Pearson et al.17</li>
</ol>

<ol><li>American Psychological Association. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Diagnostic+and+Statistical+Manual+of+Mental+Disorders%22">Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders</a>. , 5th edn, American Psychological Association. Washington, D.C. (2013).</li>
<li>Baio, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevalence+of+Autism+Spectrum+Disorder+Among+Children+Aged+8+Years+-+Autism+and+Developmental+Disabilities+Monitoring+Network%2C+11+Sites%2C+United+States%5BTitle%5D)+AND+%22Morb.+Mortal.+Wkly.+Rep%22%5BJournal%5D)">Prevalence of Autism Spectrum Disorder Among Children Aged 8 Years - Autism and Developmental Disabilities Monitoring Network, 11 Sites, United States.</a> Morb. Mortal. Wkly. Rep. 63 (SS02), 1-21 (2010).</li>
<li>Moy, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Social+approach+and+repetitive+behavior+in+eleven+inbred+mouse+strains%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Social approach and repetitive behavior in eleven inbred mouse strains.</a> Behav. Brain Res. 191 (1), 118-129 (2008).</li>
<li>Bodfish, J. W., Symons, F. J., Parker, D. E., Lewis, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Varieties+of+repetitive+behavior+in+autism%3A+comparisons+to+mental+retardation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Autism+Dev.+Disord%22%5BJournal%5D)">Varieties of repetitive behavior in autism: comparisons to mental retardation.</a> J. Autism Dev. Disord. 30 (3), 237-243 (2000).</li>
<li>Lewis, M. H., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pathophysiology+of+restricted+repetitive+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurodev.+Disord%22%5BJournal%5D)">The pathophysiology of restricted repetitive behavior.</a> J. Neurodev. Disord. 1 (2), 114-132 (2009).</li>
<li>Lewis, M. H., Bodfish, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repetitive+behavior+disorders+in+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Ment.+Retard.+Dev.+Disabil.+Res.+Rev%22%5BJournal%5D)">Repetitive behavior disorders in autism.</a> Ment. Retard. Dev. Disabil. Res. Rev. 4, 80-89 (1998).</li>
<li>Lam, K. S. L., Bodfish, J. W., Piven, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+three+subtypes+of+repetitive+behavior+in+autism+that+differ+in+familiarity+and+association+with+other+symptoms%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Child+Psychol.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Evidence for three subtypes of repetitive behavior in autism that differ in familiarity and association with other symptoms.</a> J. Child Psychol. Psychiatry. 49 (11), 1193-1200 (2008).</li>
<li>Bishop, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subcategories+of+Restricted+and+Repetitive+Behaviors+in+Children+with+Autism+Spectrum+Disorders%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Autism+Dev.+Disord%22%5BJournal%5D)">Subcategories of Restricted and Repetitive Behaviors in Children with Autism Spectrum Disorders.</a> J. Autism Dev. Disord. 43 (6), 1287-1297 (2013).</li>
<li>Lewis, M. H., Tanimura, Y., Lee, L. W., Bodfish, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+restricted+repetitive+behavior+in+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Animal models of restricted repetitive behavior in autism.</a> Behav. Brain Res. 176 (1), 66-74 (2007).</li>
<li>Korff, S., Stein, D. J., Harvey, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereotypic+behaviour+in+the+deer+mouse%3A+Pharmacological+validation+and+relevance+for+obsessive+compulsive+disorder%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Neuropsychopharmacol.+Biol.+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Stereotypic behaviour in the deer mouse: Pharmacological validation and relevance for obsessive compulsive disorder.</a> Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 32 (2), 348-355 (2008).</li>
<li>Ryan, B. C., Young, N. B., Crawley, J. N., Bodfish, J. W., Moy, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Social+deficits%2C+stereotypy+and+early+emergence+of+repetitive+behavior+in+the+C58%2FJ+inbred+mouse+strain%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Social deficits, stereotypy and early emergence of repetitive behavior in the C58/J inbred mouse strain.</a> Behav. Brain Res. 206 (1), 178-188 (2010).</li>
<li>Moy, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mouse+behavioral+tasks+relevant+to+autism%3A+phenotypes+of+10+inbred+strains%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Mouse behavioral tasks relevant to autism: phenotypes of 10 inbred strains.</a> Behav. Brain Res. 176, 4-20 (2007).</li>
<li>Moy, S. S., Nadler, J. J., Poe, M. D., Nonneman, R. J., Young, N. B., Koller, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+mouse+test+for+repetitive%2C+restricted+behaviors%3A+relevance+to+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Development of a mouse test for repetitive, restricted behaviors: relevance to autism.</a> Behav. Brain Res. 188 (1), 178-194 (2008).</li>
<li>Moy, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repetitive+behavior+profile+and+supersensitivity+to+amphetamine+in+the+C58%2FJ+mouse+model+of+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Repetitive behavior profile and supersensitivity to amphetamine in the C58/J mouse model of autism.</a> Behav. Brain Res. 259, 200-214 (2014).</li>
<li>Scattoni, M. L., Gandhy, S. U., Ricceri, L., Crawley, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unusual+repertoire+of+vocalizations+in+the+BTBR+T%2Btf%2FJ+mouse+model+of+autism%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Unusual repertoire of vocalizations in the BTBR T+tf/J mouse model of autism.</a> PLoS ONE. 3 (8), e3067(2008).</li>
<li>Muehlmann, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Further+characterization+of+repetitive+behavior+in+C58+mice%3A+developmental+trajectory+and+effects+of+environmental+enrichment%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Further characterization of repetitive behavior in C58 mice: developmental trajectory and effects of environmental enrichment.</a> Behav. Brain Res. 235, 143-149 (2012).</li>
<li>Pearson, B. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+and+cognitive+stereotypies+in+the+BTBR+T%2Btf%2FJ+mouse+model+of+autism%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+Brain+Behav%22%5BJournal%5D)">Motor and cognitive stereotypies in the BTBR T+tf/J mouse model of autism.</a> Genes Brain Behav. 10 (2), 228-235 (2011).</li>
<li>Belzung, C. Measuring exploratory behavior. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBelzung%2C+C+%22Handbook+of+molecular+genetic+techniques+for+brain+and+behavior+research+%28techniques+in+the+behavioral+and+neural+sciences%29%22">Handbook of molecular genetic techniques for brain and behavior research (techniques in the behavioral and neural sciences)</a>. Crusio, W. E., Gerlai, R. T. , Elsevier. Amsterdam. 739-749 (1999).</li>
<li>Kalueff, A. V., Keisala, T., Minasyan, A., Kuuslahti, M., Tuohimaa, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temporal+stability+of+novelty+exploration+in+mice+exposed+to+different+open+field+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Process%22%5BJournal%5D)">Temporal stability of novelty exploration in mice exposed to different open field tests.</a> Behav. Process. 72, 104-112 (2006).</li>
<li>Prut, L., Belzung, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+open+field+as+a+paradigm+to+measure+the+effects+of+drugs+on+anxiety-like+behaviors%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review.</a> Eur. J. Pharmacol. 46, 3-33 (2003).</li>
<li>Walsh, R. N., Cumins, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+open-field+test%3A+a+critical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Psychol.+Bull%22%5BJournal%5D)">The open-field test: a critical review.</a> Psychol. Bull. 83 (3), 482-504 (1976).</li>
<li>Blick, M. G., Puchalski, B. H., Bolanos, V. J., Wolfe, K. M., Green, M. C., Ryan, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+object+exploration+in+the+C58%2FJ+mouse+model+of+autistic-like+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Novel object exploration in the C58/J mouse model of autistic-like behavior.</a> Behav. Brain Res. 282, 54-60 (2015).</li>
<li>Crawley, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+phenotypes+of+inbred+mouse+strains%3A+implications+and+recommendations+for+molecular+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacol%22%5BJournal%5D)">Behavioral phenotypes of inbred mouse strains: implications and recommendations for molecular studies.</a> Psychopharmacol. 132, 107-124 (1997).</li>
<li>Logue, S. F., Owen, E. H., Rasmussen, D. L., Wehner, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+locomotor+activity%2C+acoustic+and+tactile+startle+and+prepulse+inhibition+of+startle+in+inbred+mouse+strains+and+F1+hybrids%3A+implications+of+genetic+background+for+single+gene+and+quantitative+trait+loci+analyses%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci%22%5BJournal%5D)">Assessment of locomotor activity, acoustic and tactile startle and prepulse inhibition of startle in inbred mouse strains and F1 hybrids: implications of genetic background for single gene and quantitative trait loci analyses.</a> Neurosci. 80 (4), 1075-1086 (1997).</li>
<li>Lamprea, M. R., Cardenas, F. P., Setem, J., Morato, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thigmotactic+responses+in+an+open-field%5BTitle%5D)+AND+%22Braz.+J.+Med.+Biol.+Res%22%5BJournal%5D)">Thigmotactic responses in an open-field.</a> Braz. J. Med. Biol. Res. 41, 135-140 (2008).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本文介绍了一种近期开发的行为检测方法，该方法可能有助于量化小鼠行为，且在表型效度上与人类高级重复性行为具有相关性。与巴恩斯迷宫或T型迷宫等较为成熟的行为检测方法不同，这种新颖物体探索检测无需对小鼠进行任何训练，也不会显著引发焦虑反应。此外，新颖物体探索检测不依赖食物或社交刺激，从而可更专注于目标行为——即刻板重复行为（RRBs），并降低混杂变量干扰实验结果的可能性。进一步研究表明，不同品系的小鼠在该检测中表现出不同的行为特征：那些表现出较高水平低阶RRBs的小鼠，在新颖物体探索检测中也显示出增强的模式化探索行为和物体偏好倾向17,22。因此，该检测方法在表型效度上较好地模拟了人类的RRBs。若未来研究者对该检测方法进行修改，应充分考虑上述优势，特别是无需训练以及尽量减少诱发焦虑刺激的特点。检测中所用新颖物体的选择（第1.2节）至关重要，所选物体应易于清洁，外观特征明显不同，且大小相近。使用摄像机记录检测过程（第1.4节）以及让小鼠在测试前适应实验环境（第2.3节）同样至关重要，因为测试环境的新异性或实验人员在场均可能影响小鼠的行为表现。这些是本实验方案中的关键环节。
<p class="jove_conte...

自闭症谱系障碍（ASD）是一种神经发育障碍，其核心症状包括三个方面：社交障碍、语言沟通困难以及重复刻板行为1。自2000年以来，在十年间，被诊断为ASD的个体比例从每150人中1例上升至每68人中1例2。尽管该障碍的患病率持续上升，但其病因至今尚未明确。近年来，人们 increasingly 致力于寻找能够模拟ASD核心症状及相关症状的合适小鼠模型，因为这些模型有助于更深入地理解ASD潜在的症状表现和致病机制。目前已发现多种近交系小鼠品系表现出与ASD核心症状具有表观效度的行为特征，包括重复性行为3。
刻板重复性行为（RRBs）是某些精神疾病（如孤独症谱系障碍，ASD）的核心症状之一。RRBs 随着疾病严重程度的增加而加剧4，并可能严重干扰患者的生活方式。RRBs 通常分为两类：低阶重复性行为，在人类中表现为摇晃身体、拍手等动作；以及高阶重复性行为，表现为严格遵守日常程序和抗拒改变5-8。
低阶重复性行为在啮齿类动物中已被广泛研究，其表现为易于在实验室环境中观察到的运动性刻板行为9。这些行为在人类重复性限制性行为（RRBs）中具有良好的表型效度，可能也具有较强的构念效度10。通过视频监测小鼠活动来检测低阶RRBs的存在，可用来分析这些运动性刻板行为的发生频次和持续时间11。对于利用啮齿类动物开展的基础生物医学研究而言，高阶重复性行为则构成了挑战，因为这些RRBs无法通过简单观察轻易识别。由于识别这些行为存在困难，目前可用于评估高阶重复性行为的成熟检测方法较少。传统上，啮齿类动物中的高阶RRBs通常采用迷宫范式进行测量，即先训练实验动物掌握逃离任务的能力，随后改变逃离位置，并记录动物重新学习新逃离位置所需的试验次数12。这类检测方法并不理想，因其需要较长的训练周期，常引发焦虑情绪，且可能导致结果变异度较高。孔板探索实验也被用于量化高阶RRBs13,14。该方法无需长时间训练，但依赖于食物动机和/或嗅觉辨别能力。因此，若能开发出不引发焦虑且无需训练的高阶RRBs检测方法，将是对当前所用孔板探索和基于迷宫的检测手段的有力补充。
C58/J（C58）近交系小鼠是自闭症谱系障碍（ASD）相关刻板行为的典型代表，表现出高水平的重复性、无目的性的运动性刻板行为以及显著增加的自我理毛行为3,11。此外，C58小鼠还通过频繁直立、后空翻和抓挠等行为表现出重复性刻板行为（RRBs）11,14,16。该品系从小鼠新生期早期即开始出现这些行为，并持续至成年期。&#160; 若能检测该品系及其他小鼠品系中是否存在升高的高级RRBs，将有助于补充目前已充分记录的低级RRBs表现，具有重要意义。&#160; 本文所述的新物体探索实验为研究者提供了同时观察低级和高级RRBs的机会，因其能够测量模式化行为以及重复性运动刻板行为。
利用新物体探索作为检测高级重复性行为的方法由 Pearson 等17 建立。该新评估方法是在成熟的行为旷场实验18-21 基础上发展而来，通过在实验区域内增加四个新物体实现。允许小鼠自由探索这些陌生物体，并记录其探索物体的次数和顺序。随后分析物体探索行为中是否存在特定模式，结果显示 BTBR 小鼠在物体间的模式化探索次数显著增加。通过该方法，可在无需训练动物学习特定行为且避免引入不必要刺激的条件下，检测小鼠的高级重复性和模式化行为。新物体探索可诱发高级刻板重复行为（RRBs），因为它允许小鼠在自然探索过程中自主形成行为模式和序列。使用该检测方法可对这些高级 RRBs 的存在进行量化分析。
Pearson 等 开发了该检测方法，并利用其检测BTBR近交系小鼠中是否存在潜在的高级重复行为，得到了引人注目的结果17。我们最近发表了一项后续研究，考察了C58、C57BL/6J（C57）和FVB/NJ（FVB）品系的行为特征，以及对该检测方法中可能存在的混杂变量进行了更详细的分析，并探讨了可能用于分析所生成数据的统计学方法22。

<table><tbody><tr><td>标准聚碳酸酯啮齿类动物笼具（45 cm x 24 cm x 20 cm）</td><td></td><td></td><td>建议使用多个笼具，以便同时测试多只小鼠&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>塑料不透明圆形测试 arena（底面直径 41 cm）</td><td>United States Plastic Corp.</td><td>13931</td><td>建议使用多个 arena，以便同时测试多只小鼠&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>标准玉米芯啮齿类动物垫料</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>新物体——红色猴子</td><td>Hasbro, Pawtucket RI</td><td></td><td>来自“猴子桶”（Barrel of Monkeys）</td></tr><tr><td>新物体——矩形 2 x 4 LEGO 积木</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>新物体——拼图块</td><td>Thinkfun Inc., Alexandria VA</td><td></td><td>来自“Toot and Otto”游戏</td></tr><tr><td>新物体——标准白色骰子</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>视频摄像机</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>行为记录软件——The Observer</td><td>Noldus, Wageningen, The Netherlands</td><td>也可使用其他程序</td><td></td></tr><tr><td>视频追踪软件——EthoVision</td><td>Noldus, Wageningen, The Netherlands</td><td>也可使用其他程序</td><td></td></tr><tr><td>X-Keys 输入键盘</td><td>P.I. Engineering, Williamstown MI</td><td>829484</td><td></td></tr><tr><td>MacroWorks II</td><td>P.I. Engineering, Williamstown MI</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

小鼠高级重复性行为潜在检测方法：新物体探索实验

Novel Object Exploration as a Potential Assay for Higher Order Repetitive Behaviors in Mice

刻板重复性行为（RRBs）是自闭症谱系障碍（ASD）的核心特征之一，严重影响患者的生活质量。RRBs 通常被分为低阶和高阶两类，其中低阶 RRBs 主要表现为运动刻板行为，而高阶 RRBs 则包括持续性行为和序列化行为。在小鼠中建立高阶 RRBs 的模型具有挑战性。目前用于检测小鼠 RRBs 的实验方法主要集中在低阶行为成分，这使得针对高阶 RRBs 的基础生物医学研究以及潜在治疗或干预手段的开发变得困难。本文介绍了一种新的实验方法——新物体探索实验。该实验使用一个基础的开放场装置，在其四周放置四个新物体。允许测试小鼠在装置内自由探索，并记录其探索各个新物体的顺序。通过这些数据，可以识别出小鼠探索行为中的模式化序列，并确定每只小鼠最偏好的物体。本文提供的代表性数据以及以往使用新物体探索实验的研究结果表明，近交系小鼠在该实验中表现出不同的行为特征，且低阶 RRBs 水平较高的品系也表现出更强的模式化探索行为。因此，新物体探索实验在表型效度上较好地模拟了人类的高阶 RRBs，可能成为未来研究 ASD 新疗法的一项有价值的实验工具。

代表性数据22显示，在圆形场地中，雌性C58/J小鼠表现出的测序模式数量高于其他品系（图2，面板A），但在矩形场地中则无此差异（图2，面板C）。三种雄性小鼠品系之间在两种场地中均无显著差异（图2，面板B和D）。代表性数据还显示，在圆形场地中，雄性和雌性C58/J小鼠均对其访问次数最多的物体表现出更强的偏好（相应地，对访问次数最少的物体偏好更低）（图3，面板A和C），但在矩形场地中则无此表现（图3，面板B和D）。
<img alt="物体识别实验装置；俯视图；带有纹理材料的编号物体；行为分析。" src="/files/ftp_upload/54324/54324fig1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt...

高级别的限制性重复行为（RRBs）会扰乱患者的生活。这些行为在啮齿类动物中难以建模，使得针对RRBs潜在治疗或干预措施的基础生物医学研究变得困难。本文介绍了一种新的物体探索方法，可作为检测小鼠高级别RRBs的潜在实验手段。

刻板重复性行为（RRBs）是自闭症谱系障碍（ASD）的核心特征之一，严重影响患者的生活质量。RRBs 是……

本行为学实验的总体目标是鉴定小鼠是否存在高级重复性行为。该实验可用于验证潜在的小鼠模型及类似自闭症的行为，例如近交系 C58/J 小鼠品系。该技术的主要优势在于无需对小鼠进行任何训练，且不会显著引发焦虑反应。首先准备测试区域，使用一个透明的塑料矩形笼子，并铺上约半英寸厚的玉米芯垫料。选择四个在形状和颜色上各不相同的新型物体。例如，一个粉红色的玩具积木、一只红色的猴子、一块带有蓝色文字的白色瓷砖以及一个标准的白色骰子。确保这些物体大小相近，并由高密度塑料制成，以便于清洁且耐啃咬。在矩形实验区域中，将这些物体随机且交叉平衡地放置于距离各个角落三厘米的位置，在整个测试过程中保持该布局。将每个物体的位置分别记录为1至4的不同编号。最后，将摄像机置于测试区域正上方，确保在适应期和休息期间完整记录整个测试区域。在光照周期开始时，于荧光灯照明强度约为100 lux的房间内开始测试。确保测试区域的光照均匀，以在视频录制过程中保持外观一致。然后，将一张已知尺寸的卡片放置在测试区域底部，用于后续作为校准标准。接着，按下摄像机上的录制按钮。接下来，将一只测试小鼠放入空的测试区域中，适应10分钟，并持续记录。适应期结束后，将小鼠留在测试区域内，迅速向区域内添加四个新物体。在随后的测试阶段，继续记录小鼠行为10分钟。最后，在测试期结束后，将测试小鼠放回其原居住笼具中。使用无香味的洗洁精和水清洁并擦干新物体以及测试区域。首先在行为记录软件中设置项目编码方案。在项目设置框中，将数据采集设置为离线、离线观察。在行为编码框中，将拼字游戏、挖掘、直立、理毛以及嗅探物体一、二、三和四编程为状态事件。将跳跃编程为点事件。要对辅助键盘进行编程，请打开键盘软件，点击屏幕上显示的辅助键盘按钮，输入相应的按键组合，然后点击确定。完成辅助键盘的编程后，关闭软件并让程序在计算机后台运行。在软件中设置好项目后，准备记录以下每种重复行为的次数和持续时间。表现出后肢站立、挖掘、自我理毛和跳跃行为。要对视频进行评分，请点击文件、打开项目、观察、观察记录，然后新建。为新文件命名，随后选择需要评分的视频媒体文件。通过点击“开始观察”按钮，开始对重复性行为进行评分。所有状态事件均使用两次按键记录：一次表示行为的开始，另一次表示行为的结束。点事件仅使用一次按键。接下来，使用软件记录小鼠嗅探每个物体的次数以及每次嗅探的持续时间，其中嗅探定义为小鼠将鼻部移动至距离物体0.5厘米范围内的任何情况。每次小鼠嗅探物体时，记录该物体对应的编号，并手动连续记录物体编号序列，直至10分钟测试期结束。如果小鼠嗅探一个物体，然后移开视线，再次嗅探同一物体，则该位置计为两次。对10分钟测试视频完成嗅探计数后，点击“分析”、“行为分析”和“新建”来可视化数据。随后，当数据出现在屏幕上时，将其导出到一个独立的电子表格中。接下来，记录小鼠在测试期间于旷场中移动的总距离。为此，使用卡片通过软件的校准界面进行视频校准：在校准界面中，沿卡片每一端设置一条校准线，并输入相应的长度值。绘制完线条后，输入与每条线相对应的卡片已知长度和宽度。接下来，在 arena 设置中，选择整个 arena。在 trail control 设置中，选择 10 分钟的持续时间。在 detection 设置中，选择亮背景上的暗物体。编程设置完成后，单击“acquisition”并打开“acquisition”以开始视频评分。在采集控制框中，单击“new trial”，然后启动试验。10 分钟后，停止程序并观察数据。最后，点击“分析”并计算统计值。数据出现在屏幕上后，导出至单独的电子表格中。在三种不同的近交系小鼠品系中，观察了出现频率最高的三种模式序列重复次数所占的百分比。C58雌性小鼠在圆形竞技场中表现出对其偏好模式的高度遵循，但在矩形竞技场中则未表现出此特征。而雄性小鼠在两种竞技场中均未表现出彼此之间的差异。此外，雄性和雌性C58小鼠在圆形竞技场中对其最偏好的物体表现出比其他两个品系更强的偏好，而在矩形竞技场中未显示出物体偏好的差异。该技术一旦掌握，可在一小时内完成，其中数据采集需15分钟，行为评分需20分钟。在进行该操作时，需要注意小鼠对外界环境变化极为敏感。请确保整个实验过程中测试环境保持一致。在完成该操作后，可进一步采用巴恩斯迷宫或团队迷宫等其他方法，以验证高级重复性行为的存在。观看本视频后，您应能充分理解如何利用新物体探索实验来识别小鼠中高级重复性行为的存在。

novel-object-exploration-as-potential-assay-for-higher-order

Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

新对象的探索在小鼠电位测定高阶重复的行为

疾病、头部损伤、基因修饰以及药物处理均可能对小鼠的行为产生显著影响。通过使用经过充分表征和验证的方法，如弹珠埋藏实验和巢材撕碎实验，可准确记录小鼠的强迫样行为，从而作为人类强迫症和自闭症谱系障碍的动物模型。...

小鼠重复性、强迫样行为检测中的大理石埋藏与巢材撕碎实验

本文介绍了一种分阶段的行为学筛选方法，可用于在β-淀粉样蛋白沉积和tau蛋白病变的转基因小鼠模型中，筛选对认知功能和运动功能具有体内疗效的化合物。这些方法经过优化，适用于筛选化合物在短期记忆和工作记忆任务中的活性。...

评估淀粉样蛋白-β和Tau神经病理学转基因小鼠模型中的自发交替、新物体识别和肢体抓握行为

物体识别实验（ORT）是一种用于评估小鼠学习和记忆能力的简单且高效的检测方法。该方法的具体步骤如下所述。...

小鼠学习与记忆研究中的新物体识别实验

本方案描述了一种基于巴恩斯迷宫测试的行为学实验，用于研究空间环境知识如何调节本能防御行为。...

小鼠本能防御过程中空间记忆作用的研究行为学实验

本方案采用巴恩斯迷宫测量空间学习和记忆能力。通过一种新颖的“危难中的少女”范式来评估小鼠的运动活动性和亲社会行为。...

利用巴恩斯迷宫和遇险少女范式分析小鼠的空间学习与亲社会行为

本文提供了一种经济高效的小鼠物体位置和新物体识别行为测试的完整实验方案，包括所需设备的设计、成本、制作方法，以及行为学测试的实施、数据采集与分析的详细操作步骤。...

低成本小鼠新物体识别与物体位置行为测试

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。...

用于小鼠运动技能、情绪和认知能力重复评估的行为测试组合

新近发现的疾病相关基因在神经精神障碍发病机制中的作用仍不明确。一种改良的双侧子宫内电穿孔技术可实现将基因转入大量神经元群体中，并可用于研究基因表达变化对社交行为的因果影响。...

利用双侧子宫内电穿孔技术研究基因对啮齿类动物行为影响的实验流程

啮齿类动物模型是研究自闭症谱系障碍（ASD）核心行为的有力工具。本文详细阐述了两种用于模拟小鼠ASD核心特征的行为学实验：自我理毛实验，用于评估重复性行为；以及三室社交互动实验，用于记录社交功能障碍。...

评估小鼠类自闭症行为的策略

本研究描述了一种利用机器学习检测啮齿类动物模型（包括TgF344-AD大鼠）运动功能障碍的精细运动行为测试方法。...

一种用于在神经退行性疾病临床前模型中研究关节运动学的精细运动任务

探索小鼠高阶重复行为的新型物体检测方法。该技术无需预先训练，可在低焦虑环境下评估C58J小鼠的自闭症样行为，为神经科学研究提供有效的行为学验证工具。

小鼠高级重复性行为潜在检测方法：新物体探索实验

探索更多视频