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【關鍵詞】： 高架十字迷宮   曠場實驗   懸吊實驗

　　肖獻忠等構建  H SF1 基 因 缺 陷 的 小 鼠 模型[ 4 ],為研究 HSP s提供了好的實驗動物模型 。 San2t o s等發現 HSF1 基因缺陷小鼠的大腦出現了形態學改變 ,鏡下觀察發現其大腦的室周組織中出現細胞空泡化 、 胞內出現無結構聚集物 、 核固縮等現象 ,這種改變表現為基因累積效應。但這些腦部結構的改變是否對小鼠神經系統功能產生影響及其影響程度 ,至今尚不清楚 。 很多研究表明 ,某些有重要生理功能的單個基因被敲除后 , 基因缺陷動物的行為會出現一系列的改變 , 如 L ahde s m ak i發現腎上腺受體 α2 基因缺陷的小鼠表現出豎毛行為增加 ,運動能力受損 ,焦慮行為增多以及晝夜節律的改變。B u r ne發現維生素 D 受體基因缺陷小鼠的運動功能明顯受損 , 但對于小鼠的認知功能不造成影響 。HSF1基因在個體的應激反應中有著重要生理功能 ,HSF1基因缺陷也可能會導致個體出現很多的行為改變 。 我們在對 H SF1在應激中的作用的研究過程中 ,觀察到 H SF1 基因缺陷小鼠在飼養籠內的自發性活動減少 ,除了自發活動改變外 ,是否還存在其它方面的行為改變 ? 這些行為改變的原因是什么？為對這些問題作進一步的了解 , 本研究采用多種行為觀察方法從情緒性 、探索行為 、工作記憶能力以及運動能力四個方面對 H SF1 基因缺陷小鼠的行為進行評估 ,以探討 H SF1 對小鼠大腦功能的影響 ,為進一步的研究提供基礎 。

2 　 材料與方法

2 . 1 　 實驗動物及分組

24 ～28 周齡雄性 H SF1 基因敲除小鼠 39 只( HSF1 - / - ) ,野生型小鼠 36 只 ( HSF1 + / + ) 。 實驗動物從美國德克薩斯大學西南醫學中心引進[ 4 ],由中南大學湘雅醫學院實驗動物中心繁殖 。曠場實驗對基因缺陷小鼠的行為改變影響　

2 . 3 　 行為觀察指標

　　 所有的動物均在上午 9 點開始依次進行以下 7項行為學觀察實驗 , 完成一項實驗后放回原來的籠中休息 20 m i n 。 所有實驗均由兩名熟練掌握行為測驗方法的實驗人員共同進行評定 。

2 . 3 . 1 　 情緒性水平評定 　 

參照 A de r等的方法[ 8 ],按照吳大興等編制的中國地鼠情緒性水平評定量表進行評定。具體方法如下 : 打開籠箱 , 用鑷子夾住小鼠尾巴 , 以是否困難來評定取出難易 , 1 ～2 次抓住 ,認為較易 ,記為 0分 ; 3～4次認為困難 ,記為 1分 ; 大于等于 5 次認為極困難記為 2 分 。夾住尾巴后 ,頭朝下 ,力度以鼠不掉地為準 ,然后觀察 30 s, 以評定掙扎程度 、 發聲 、 排便 ; 掙扎程度以鼠四肢不動或輕微掙扎記 0 分 ; 四肢掙扎 , 背部彎曲 , 頭朝上但未達到尾部記 1 分 ; 劇烈掙扎 ,翻身至尾部或者嘶咬鑷子記 2分 ; 發聲程度以被夾住后無叫聲或 1 ～4 次嘰嘰叫 ,間隔時間長記 0 分 ; 5 ～10 次尖叫記 1 分 ;大于等于 10 次尖叫 , 急促 , 記 2 分 ; 自發性排尿 , 以無排尿記 0分 ; 有排尿記 1 分 ; 自發性排便 , 以無排便記 0分 ; 有排便記 1 分 ,將五項得分相加得出情緒性水平的總分 ,范圍為 0～8 分 。

2 . 3 . 2 　 高架十字迷宮實驗 　 

用高架十字迷宮實驗來測定動物的情緒喚醒度[ 10 ]。實驗裝置為一木制黑色高架十字迷宮 。 迷宮包括兩條開放臂 ( 50 c m ×10 c m )和兩條閉合臂 ( 50 c m × 10 c m × 40 c m ) ,由中央區 ( 10 × 10 c m ) 聯結 , 迷宮放置在 50 c m 的高架上 。實驗開始時把動物面朝閉臂放置 ,觀察 5 m i n活動情況 。 觀察指標為 : 開臂進入次數和時間 ,閉臂進入次數和時間 。 計算入臂次數 、 開臂次數在總入臂次數中的比率 。

2 . 3 . 3 　 曠場實驗 　 

曠場實驗是一個經典的行為學實驗 ,能很好的評定動物的情緒性水平以及在開放的陌生環境中的探索行為[ 11 ]。實驗裝置為木制曠場 ( 100 c m × 100 c m × 30 c m ) , 底部用筆劃分成 25 個20 c m × 20 c m 方格 ,沿墻格稱為周圍格 , 其余為中央格 ,將動物放置在中央格 , 觀察 5 m i n 內活動情況 。觀察指標為 : 中央格爬行次數 , 周圍格爬行次數 , 爬行總格數 。

2 . 3 . 4 　 簡易迷津實驗 　 

該實驗反映動物在較為封閉的環境中的自發探索行為[ 12 ]。簡易迷津箱為一120 c m × 20 c m × 20 c m 木箱 , 以木板間隔成 8 格 , 隔板下方有容納小鼠通過的小洞 , 左中右隨機排列 。木箱分為起始端和目的端 。 實驗時將小鼠放于起始端的方格內 , 觀察 5 m i n 動物活動情況 。觀察指標為 : 5 m i n爬行總格數 。曠場實驗對基因缺陷小鼠的行為改變影響

2 . 3 . 5 　T2 CAT 實驗 　

Ge rl a i發明的 T - C A T方案基于動物探新的本能 , 能很好地測量出動物的探索動機和工作記憶能力。 T - C A T包括兩條臂 — — —起始臂 ( 直臂 ) 和目的臂 ( 橫臂 ) , 均為 75 c m × 12 c m× 20 c m ,兩臂交叉呈 T型 ,起始臂的末端 24 c m 處通過活動門隔出一個起始區 。 目的臂的兩個入口處也有活動門 。 整個實驗包括 1 次被動選擇測驗和 14次主動選擇測驗 。**次為被動選擇測驗 , 目的臂一端入口的活動門關閉 , 動物只能探索目的臂的一端 ,當實驗動物探索完目的臂并自行回到起始臂后 ,把起始臂的活動門關閉 ,動物在起始區內待 5 s 。從**次開始連續進行 14 次主動選擇測驗 。同時打開兩個活動門 ,動物開始探索目的臂 ,當動物進入其中一端時 ,關上另一端的活動門 。當動物完成探索回到起始臂后 ,關上起始臂的活動門 ,讓動物在起始臂內待 5 s,完成一次探索 。隨后的 2 ～14 次探索均按以上程序進行 。由于老鼠具有探新的本能 , 因此每次探索會傾向于進入上次探索未去的目的臂 。 記錄 14次主動選擇測驗中的轉換次數 , 以及完成 15次選擇所花時間 。

2 . 3 . 6 　 獨木橋通過實驗 　 

采用獨木橋通過實驗來評定動物的運動平衡能力 。 實驗裝置為一個木制獨木橋 ( 100 c m × 1 c m ) , 分為起始端和目的端 , 目的端有一 小 平 臺 ( 10 c m ×10 c m )[ 14 ]。獨 木 橋 放 置 在30 c m 的高處 。實驗開始時讓小鼠在平臺上適 應5 m i n后把小鼠放置在獨木橋的起始端 ,記錄動物到達目的平臺的時間 , 實驗限時 1 m i n, 如果未完成或者從獨木橋上跌下均算失敗 , 時間記為 60 s 。每只小鼠連續進行三次實驗 , 計算小鼠到達平臺三次的平均時間 ,每次試驗間隔 1 m i n 。

2 . 3 . 7 　 懸掛實驗 　 

采用懸掛試驗來評定動物的四肢肌力和運動平衡能力 。懸掛實驗的器材為一根1 m 長的鐵絲 ( 直徑 2 mm ) , 平行置于離地 50 c m 處 ,鐵絲的一端有一個逃生的入口[ 15 ]。實驗時讓小鼠前肢抓緊鐵絲的一端 ,每次實驗 3 m i n,共進行 3 次 ,每次實驗之間間隔 30 s 。 如果小鼠能在鐵絲上懸掛3 m i n或者能移動到逃生入口算作實驗成功 , 記為 1分 ; 如果 3 m i n內從鐵絲上掉下算實驗失敗 , 記為 0分 。 計算小鼠三次懸掛實驗的總分 。

2 . 4 　 數據處理

　　 所有數據都采用獨立樣本 t檢驗 , 差異顯著性設為 p < 0 . 05 ,所有數據統計均在 Supermaze動物行為學分析軟件包上完成 。

總結：

為研究HSF1基因缺陷小鼠的行為特征,探索HSF1基因在小鼠行為表現中的作用。選取6~7個月大雄性HSF1基因缺陷小鼠39只及野生型小鼠36只進行情緒性評分、曠場實驗、高架十字迷宮實驗、簡易迷津實驗、T-CAT實驗、獨木橋實驗和懸掛實驗以觀察其情緒性喚醒水平、焦慮水平、探索行為、工作記憶能力和運動能力。結果表明HSF1基因缺陷小鼠的情緒喚醒水平和焦慮水平較低、探索行為減少、T-CAT中轉換率較低,提示小鼠的情緒、探索動機和工作記憶受HSF1基因的調控。