动物行为实验指南丨小鼠悬崖回避实验(Cliff Aversion Test)

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悬崖回避实验(Cliff Aversion Test)是一种用来评估动物对深度知觉的反应和本能回避行为的实验,悬崖回避测试也用于评估小鼠的运动协调能力,这个测试依赖于小鼠天生的恐惧感,使它们会从陡峭的悬崖边缘转身离开。这个实验对于理解动物的行为和认知能力非常有用,尤其是在研究动物的早期发育和环境因素对行为的影响方面。小鼠感知悬崖主要依赖于它们的视觉深度知觉。小鼠会表现出对“悬崖”的排斥,这表明它们能够感知到深度变化并作出相应的行为反应。这种深度知觉是与生俱来的,不是通过学习获得的。前庭系统负责维持平衡和空间定位,还用于评估动物的空间感知能力和前庭系统的功能。除了视觉线索,小鼠还可能使用其他感官信息来感知环境,例如触觉和前庭系统(与平衡感相关)。在一些实验中,小鼠的某些行为测试,如平面翻正、负趋地性、前肢悬挂和空中翻正,被用来评估它们的运动功能和耐力,以及感觉运动能力。这些测试可能间接反映了小鼠对高度和空间的感知能力。

应用举例:
悬崖回避实验在不同的研究中有不同的应用。例如,新生小鼠被暴露于镉的环境中,观察其生理和神经行为的变化,其中包括悬崖回避能力的测试。孕期和哺乳期暴露于PM2.5对子代小鼠生长发育的影响被研究,其中也包括了对子代小鼠悬崖回避能力的测试。
实验步骤:
这个实验通常用于研究动物的视觉深度知觉和本能的恐惧反应。一个矩形平台,通常分为安全区和悬崖区。安全区是平坦的表面,悬崖区则是一侧或两侧的边缘,下面是空的或有较远的距离。平台通常由透明或不透明的材料制成,以便观察小鼠的行为。在实验中,动物被放置在一个平台上,平台的一部分覆盖着透明的玻璃,下面则是一个明显的“悬崖”或下降区域,尽管动物实际上并不会坠落。动物的本能反应是避免走向看似深渊的一侧,因为它们能够感知到深度的变化。每只小鼠(幼崽)被放置在悬崖(桌子)的边缘,四肢和头部悬在边缘上。避免坠落的行为表现为从设备边缘向相反方向转身。    
在进行悬崖回避实验时,研究人员需要记录动物在平台上的行为,包括它们是否会尝试穿越看似深渊的一侧,以及它们在做出决定之前犹豫的时间。这些数据可以用来评估动物的深度知觉能力以及它们对潜在危险的反应。
小鼠幼崽的悬崖回避测试:
这种测试可以评估小鼠的迷宫反射、力量和协调能力,适用于从出生后第1天(PND 1)到第14天的小鼠幼崽。
1. 使用一个预处理过的盒子(至少有5只小鼠自由漫游的盒子),盒子有一个平坦的高架边缘。将小鼠幼崽放置在边缘,确保只有它们的前爪和鼻子超出边缘。
2. 从侧面观察,将幼崽放置在预处理过的盒子边缘,确保只有前爪、爪子和鼻子超出边缘。
3. 释放幼崽并开始计时。
4. 一旦鼻子和爪子都从边缘移开,停止计时并记录时间。
5. 重复测试总共3次。如果幼崽在30秒内没有从悬崖边缘移开,那么不给予评分。
注意事项:
判断幼崽是否为非参与者或受损。    
可以根据幼崽的年龄调整悬崖的高度,以确保幼崽的安全。可以使用较小的高度,并用黑色的“地面”来模拟更大的高度。
这种测试的设计是为了模拟小鼠幼崽在自然环境中可能会遇到的悬崖或高处边缘,以评估它们对这种潜在危险的自然回避反应。通过记录幼崽从边缘移开所需的时间,研究者可以评估它们的运动协调能力和对深度的感知能力。如果幼崽在规定时间内没有反应,测试将终止,这可能表明幼崽在运动协调或感知能力上存在问题。
悬崖回避行为:幼鼠是否会避开悬崖边缘,停留在安全区内。
探索行为:幼鼠在平台上的探索模式,包括停留时间、移动速度和探索范围。
前庭反应:幼鼠在接近悬崖边缘时是否会表现出前庭系统的反应,如转身或后退。
此外,小鼠的昼夜节律也与视觉有关,它们通过感知外界光照刺激来校准生物节律,视觉对于小鼠的行为和生理功能至关重要。在不同的环境条件下,小鼠的视觉感知能力可能会受到影响,从而影响它们对悬崖等环境特征的感知和反应。
数据分析:
  • 回避次数:记录幼鼠在测试过程中成功回避悬崖的次数。
  • 停留时间:记录幼鼠在安全区和悬崖区的停留时间。
  • 行为评分:根据幼鼠的行为表现进行评分,例如回避得分、探索得分等。   
图片
Fig1 幼崽悬崖回避测试示意图