分别测量小鼠的主动和被动温顺性
2018年8月10日
动物的温顺性包括对人类回避反应的减少（被动温顺）以及主动接近人类行为的增加（主动温顺）。本文中，我们描述了三种行为学测试（主动温顺测试、被动温顺测试和停留手上测试）的详细实验方案，用于分别测量小鼠的主动温顺性和被动温顺性。
该方法可用于评估每只小鼠的温顺程度，所得数据对于后续的温顺性研究（例如与温顺性相关基因的遗传定位）具有重要价值。该技术的主要优势在于，能够通过此方法分别评估温顺性的两个主要组成部分：主动温顺性和被动温顺性。本次实验操作将由本实验室的研究生长山博通（Hiromichi Nagayama）先生和技术员仁平元子（Motoko Nihei）女士进行示范。
首先，打开数码相机并开始录像。然后，用一把大镊子轻轻夹住小鼠的尾巴，将其提起。将小鼠从其饲养笼中转移到开阔场地装置的中央位置。
启动秒表后，将一只手置于仪器的左下角。手掌朝上，缓慢而稳定地活动手指。然后缓慢地将手移向小鼠，并在距离小鼠身体侧面10厘米处停止。
如果小鼠试图远离，保持此距离。若小鼠靠近手部，则保持手的位置不动，并继续缓慢而稳定地活动手指。若小鼠试图沿手臂攀爬，用另一只手将其移开。
一分钟后结束测试。将小鼠放入装置后，将左手伸入装置内，然后缓慢而稳定地移动手部靠近小鼠，并用指尖轻轻触碰小鼠。
继续用指尖触碰小鼠，直到它移开。当小鼠试图脱离接触时，用手跟随其移动并重新建立接触。一分钟后结束测试。
上一个测试结束后立即用一把大镊子夹住小鼠尾巴，将其提起并轻轻放在左手掌上。用左手拇指轻轻抚摸小鼠，直到它离开手掌。然后，再用镊子将小鼠放回手掌上。
第三次试验结束后，停止视频录制并称量小鼠体重。将小鼠放回其饲养笼后，记录装置开放区域中残留的粪便和尿液数量。接着，用浸有0.2%碘伏消毒剂的纸巾擦拭装置和手套，并用干燥的纸巾将装置擦干。
为每个行为指标分配按键后，启动 tanaMove 软件。接着，将待分析的视频文件拖放到窗口中。确认文件已加载，并核对数据文件中的信息。
csv 框正确。单击“就绪”按钮，并在随后的窗口中输入每个行为指标对应的指定键。然后，单击“播放”按钮以开始播放视频文件，单击“停止”以暂停播放。
在主动温顺性测试期间，当观察到小鼠朝向或接近手部时，按 A 键；当观察到小鼠移动但未朝向手部时，按 R 键；当 60 秒计时器发出声音时，按住 W 键，以标记主动温顺性测试结束。
当左手进入画面时，开始进行被动温顺性测试的分析。当观察到小鼠朝手部方向移动时按 A 键，当观察到小鼠移动但未朝向手部时按 R 键。随后，当 60 秒计时器发出声音时，按住 W 键。
当观察到左手进入画面时，开始进行被动温顺性分析。视频播放过程中，当观察到小鼠接近手部时按 A 键，当观察到小鼠移动但未朝向手部时按 R 键。当听到计时器到达 60 秒时，再次按 W 键。
此后，在测试过程中每当鼠标停留在手部区域时，按一次 T 键。测试结束后，单击“停止”按钮。然后单击“返回”按钮以激活新窗口，并为 CSV 数据输入输入新的文件名。
接下来，点击“Ready”按钮，并在新窗口中输入相应的按键。然后，点击“Play”按钮以重新播放视频，并启动主动温顺性测试的分析。在视频播放过程中，每当小鼠主动接触操作者时，按下 T 键。
当计时器在60秒时响起，按住 W 键。在被动温顺性测试期间，当小鼠允许操作者触碰其身体时，按下 T 键。随后，当60秒计时器响起时，按住 W 键。之后，单击“停止”按钮，然后单击“返回”按钮，再输入 CSV 数据输出文件的名称。
接下来，点击“Ready”按钮以启动一个新窗口来输入指定的按键。然后，点击“Play”开始主动温顺性测试。当观察到小鼠跳跃时，按下 J 键；60 秒计时器响起后，按下 W 键。
单击“停止”按钮，以停止视频观察，计时器将在 60 秒时再次发出声音。然后，单击“返回”按钮，并为 CSV 数据输出输入文件名。接下来，将所有原始数据文件保存到包含补充两个文件的文件夹中。
打开补充的两个文件，然后点击“汇总”按钮。最后，将结果另存为单独的文件以供进一步分析。通过选择性育种，培育出了具有高度主动温顺性状的小鼠。
在主动温顺性测试中，来自选择性繁殖组的小鼠得分高于对照组小鼠，表现为与人手接触的时间更长。这两个组的小鼠在朝向、运动或跳跃持续时间方面无显著差异。然而，选择性繁殖组的小鼠在被动温顺性测试中的得分更高。
此外，在“停留于手掌测试”中，所选的小鼠停留在人手上的时间显著长于对照组小鼠。在进行该操作时，需注意在实施温顺性测试之前避免抓取小鼠，因为抓取经历可能会显著影响每只小鼠的温顺性。
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概述
本文介绍了评估小鼠温顺性的实验方案，重点涵盖主动性和被动性温顺性。所述方法旨在全面评估小鼠与人类互动的行为表现。
关键研究组成部分
科学领域
- 行为神经科学
- 动物行为
- 动物行为学
背景
- 动物的温顺性表现为对人类的回避行为减少，接近行为增加。
- 研究温顺性有助于理解动物驯化过程及其行为特征。
- 行为学测试有助于对与温顺性相关性状进行遗传定位。
- 主动温顺性和被动温顺性是可分别测量的关键组分。
研究目的
- 建立并描述用于测量小鼠主动和被动温顺性的实验方案。
- 为未来研究温顺性遗传基础提供框架。
- 展示这些实验方案在实验室环境中的实际应用。
使用的方法
- 主动温顺性测试
- 被动温顺性测试
- 停留手部测试
- 使用数码相机记录行为反应
主要结果
- 这些方法可用于分别评估单只小鼠的主动温顺性和被动温顺性。
- 收集的数据有助于理解影响温顺性的遗传因素。
- 由经过培训的人员示范该操作流程，可提高实验的可重复性。
- 研究结果可为动物行为学和驯化相关后续研究提供参考。
结论
- 所建立的实验方案对评估小鼠的温顺性具有有效性。
- 这些方法可促进未来对温顺性遗传图谱的研究。
- 理解温顺性对动物行为学研究具有更广泛的意义。
常见问题
行业高管相关性
在临床前模型中评估温顺性等行为特征，有助于通过揭示神经精神和神经发育通路的作用机制来降低风险，从而支持靶点验证。分别量化主动和被动行为成分，可提高在转化生物标志物鉴定和治疗筛选品系选择中的预测可靠性。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 科学价值：能够验证疾病模型中与社会接近和回避行为相关的治疗假设。
- 操作价值：为遗传学研究中的功能靶点验证提供标准化的行为读数。
筛选与检测方法开发
- 科学价值：生成定量的、基于时间的主动接触、被动耐受和手部保留指标，以支持检测方法的标准化。
- 操作价值：通过3分钟的测试时长和自动化的视频分析流程，便于实现高通量筛选的准备。
转化与临床前研究
- 科学价值：通过分离人与动物互动中的动机和耐受性维度，支持与疾病相关的系统建模。
- 操作价值：通过跨代际的一致行为表型分析，实现从发现到临床前验证的连续性研究。
流程与工作流整合
该方法通过为行为遗传学中的假设检验和通路解析提供可量化的输出结果，从而整合到发现生物学的工作流程中。
- Discovery Biology：通过不同的主动和被动温顺性评分，支持对影响社会动机和恐惧消退的基因进行假设验证。
- 筛选：提供可重复的定量行为输出，可用于比较不同遗传或药理条件下的行为表型。
- 分析：可对接触持续时间、接近潜伏期和耐受时间进行统计分析，从而对小鼠品系进行分层，用于育种或干预研究。
- 转化研究：通过识别与遗传变异相关的行为内表型，支持生物标志物的开发。
- 企业级复用：建立可重复使用的动物行为研究平台，用于长期品系特征描述及跨研究数据的标准化整合。
运营与企业影响
- 科学价值：通过降低社会行为通路中机制的不确定性，提高预测的可信度。
- 操作价值：通过标准化设备、定时实验方案和软件辅助评分，增强实验的可重复性。
- 战略价值：通过减少未受控行为变异导致的假阳性结果，优化靶点优先排序中的决策判断。
- 项目影响：基于经过验证的行为特征谱，推动对菌株或化合物的风险调整式前移开发。
实施注意事项
- 需要具备行为神经科学和基于视频的动物行为学分析的专业知识。
- 依赖于数字录像设备、敞箱实验装置和运动追踪软件（tanaMove）。
- 需要跨团队统一操作人员行为、时间提示和评分标准，以最大限度减少观察者间的变异。
- 在将实验方案应用于不同小鼠品系或不同环境条件时，需考虑适应性调整。
- 受限于操作人员对动物行为的影响，因此需要设置适应期并采用盲法评估以减少偏倚。
生物制药常见问题
Chapters in this video
0:04
Title
0:49
Procedures for Active Tameness Test
1:41
Procedures for Passive Tameness Test
2:10
Procedures for Stay-On-Hand Test and Post-Experimental Procedures
2:52
Assignment of Keys for Video Analysis
5:49
Summarize the Data
6:08
Results: Selective Breeding Successfully Produces Mice with High Levels of Active Tameness
6:48
Conclusion
