本能防御行为通常被认为是固有的刺激-反应模式，例如鱼类和两栖类中的C型启动运动，这种动作可使动物迅速远离威胁源1。然而，如果防御行为能够灵活地结合个体对当前环境所习得的信息，则可能更具适应性。此类灵活性的一个例子是啮齿类动物在面临威胁时，根据先前对环境中是否存在庇护所的认知，从逃跑行为转变为静止不动（冻结）行为2,3。其他先天行为灵活性的例子包括：根据猎物与庇护所之间的距离调整逃跑启动阈值或逃逸速度4，依据与威胁的距离5,6以及过往经验11,12进行调整，根据厌恶刺激的感官特性选择不同的防御策略7，甚至在饥饿等竞争性动机面前抑制防御行为8,9,10。行为选择对环境空间特征的已知信息的依赖性，使得小鼠的本能防御行为成为研究目标选择、空间记忆与导航机制的有力模型。本文中，我们描述了一种常用行为实验任务——巴恩斯迷宫（Barnes maze, BM）空间记忆检测方法13的改进应用，用于探究空间环境对小鼠防御性行为选择的影响，以及其在逃向庇护所过程中的导航策略。

用于研究小鼠学习和空间记忆的标准巴恩斯迷宫由一个直径约90 cm的圆形平台组成，平台上均匀分布着20个孔，其中19个孔封闭，1个孔通向地下避难所小鼠会寻找庇护所，以避免暴露在平台的开阔环境中。实验中通常会持续使用较弱的厌恶刺激（如蜂鸣器、强光、风扇），使环境具有厌恶性，从而促使小鼠进入庇护所14在最常用的检测方法中15,16，动物会进行一次适应性试验，实验者将其放置在平台上后，立即手动引导其进入庇护所。随后是为期4天的获取阶段，每天让小鼠在迷宫中自由探索3分钟，若在规定时间内未能到达庇护所，则再次由实验者手动引导至庇护所。检测的最后阶段是在第5天进行一次探查试验th 天（尽管也常进行为期七天的长期记忆测试），此时动物在所有孔洞均关闭的情况下探索迷宫。学习和长期记忆通过获取阶段找到庇护所所需的时间、探错孔洞的次数，以及在探测试验中停留在关闭的庇护孔洞附近的时间来量化。典型结果表现为：在获取阶段，错误次数和到达庇护所的潜伏期逐渐减少；在探测试验中，动物在目标孔洞所在象限停留的时间显著高于随机水平。15.

尽管已有多种BM实验方法的变体被报道过17,18,19，但我们在此描述的范式相较于标准实验方法具有三个根本性改变。首先，动物被允许自主探索迷宫并自行发现庇护所，测试在动物找到庇护所后不久的同一实验阶段内进行，此时动物正处于探索行为活跃的时期。尽管该设置并不检测动物对庇护所位置的长期记忆，但其设计旨在模拟动物在捕食威胁下探索新环境的自然情境。此外，该设置还允许研究动物如何适应环境中的急性变化，例如景观的突然改变。其次，本实验方法的一个关键特征是实验人员从不强制将动物放入或移出庇护所，因为这种操作可能使动物迷失方向，并排除路径整合20作为一种可行的导航策略21。路径整合是一种利用自身运动线索（如来自运动输出整合所产生的本体感觉和前庭觉线索）来持续更新动物当前位置并导向目标的导航策略；若动物被实验人员被动移动，则该策略无法实现。第三，我们使用先天具有厌恶性的视觉22和听觉23刺激来诱发动物逃向庇护所的行为，这种逃避行为可轻易与持续进行的觅食行为相区分，从而能够评估并量化动物在应对迫在眉睫威胁时所采用的特定导航策略。我们提出，该实验方法将有助于解析空间记忆在防御行为选择与执行中的作用，更广泛地也适用于目标导向导航及短期空间记忆的研究。本文所述实验方案由Vale et al. 于2017年首次提出，有关实验设计原理与结果的深入讨论，建议读者参考该文献。

该实验方法有助于回答空间记忆领域中的关键问题，例如动物如何朝向新近习得的目标位置进行导航。该范式的主要优势在于，它能够诱发具有病因学意义的目标导向导航行为，这种行为由严格控制的感官刺激触发，且无需对小鼠进行预先训练。首先，将视觉线索固定在平台周围，距离边缘至少两厘米，以防止小鼠触及这些线索。

将庇护所固定在平台上。然后，在庇护所入口处放置一个发光二极管（LED），以提供局部视觉地标线索。接下来，为了使小鼠隔绝外部远端视觉线索，围绕实验区域组装一个八边形墙壁，该墙壁在平台表面以上延伸40厘米，以下延伸15厘米，距离平台边缘10厘米。

将超声波扬声器置于平台中心正上方50厘米处，用于传递厌恶性听觉刺激，并将声卡和放大器连接至扬声器。然后，在实验区域上方64厘米处放置一个半透明屏幕，通过投影仪背投产生头顶方向的厌恶性视觉刺激。校准投影仪光线，使平台表面中心的照度为5至10勒克斯。

在平台上方放置红外灯和带有长通滤光片的红外相机，以防止所采集视频中出现保护器闪烁。然后，将行为学装置置于隔音避光箱内，以避免外部线索影响实验。最后，使用 commercially available software 在线追踪小鼠的位置。

首先将视觉刺激投射到位于实验区域上方的屏幕上。实时追踪小鼠的位置，并在实验区域内预定义一个与先前设定的视觉刺激位置相对应的兴趣区域，以确保视觉刺激位于动物正上方中心位置。接着，测试听觉刺激，该刺激由三个频率调制的上扫频脉冲组成，频率范围为17至20千赫兹，每次持续3秒，总共持续9秒。

首先用70%乙醇仔细清洁平台表面，以去除不需要的嗅觉线索。用水和70%乙醇冲洗躲避处，再用清水清洗一次，以减少乙醇气味。将平台和躲避处彻底晾干，因为如果躲避处潮湿，小鼠可能会避免进入。

每次试验时通过在实验前旋转平台来改变平台上庇护所的位置。接着，将小鼠连同其居住笼一起带入实验房间，并将笼子放置在测试平台旁，进行10分钟的适应环境阶段。取两克来自小鼠居住笼的垫料放入庇护所内部，作为局部嗅觉线索。

将小鼠从其饲养笼中取出时，避免抓取尾巴。可将其用手掌托起，或让其爬到可提起的 enrichment 物品上。然后，轻轻地将小鼠放置在实验区域的中央，并开始视频采集。

给予七分钟的适应期，在此期间不呈现任何厌恶刺激。确保小鼠有足够时间至少一次找到并进入避难所，即四肢全部进入避难所内。随后，当动物到达预定义的兴趣区域时，自动或手动触发位于小鼠正上方的视觉刺激呈现。

为了在同一次实验中诱发小鼠多次逃避反应，需让小鼠自愿离开庇护所。实验结束后，将动物放回其饲养笼中。最后，在测试下一只动物之前，清洁平台和庇护所。

暴露于听觉或视觉刺激的小鼠表现出快速的逃跑反应，刺激开始与逃跑启动之间的潜伏期较短。听觉刺激下的平均逃跑潜伏期显著长于视觉刺激。此外，小鼠向庇护所的导航准确，且在不同刺激类型下，逃跑轨迹均接近直线。

在没有遮蔽物的情况下，小鼠经过七分钟的迷宫适应期后，长时视觉刺激的呈现会引发其冻结行为而非逃跑行为。一旦掌握该技术，若操作得当，整个过程可在90分钟内完成。在实施该操作时，重要的是要记住，视觉刺激应呈现在小鼠头部上方或正上方，而不要在小鼠探查平台边缘时呈现，否则小鼠很可能错过该刺激。

该技术问世后，为本能行为研究领域的科研人员探索习得性知识对小鼠本能防御行为的调控机制铺平了道路。观看本视频后，您应能充分掌握如何诱发小鼠的防御行为，以及如何利用这些行为研究逃逸反应过程中的空间导航机制。