什麼是曠野實驗?

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發表於 2018年3月7日 01:42*
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健康醫療分類:自然療法、中醫、西醫、傳統偏方、急救、保健營養、食品加工、食品衛生與安全 動物行為實驗是神經科學研究人員常設計用來進行感覺、學習與記憶、情緒、肌力或神經方面相關的研究方式之一。常見的實驗動物模型,則是使用囓齒類動物,包括大鼠和小鼠等動物。曠野實驗(the open field test)是動物行為分析中最廣泛使用的平台之一,乃因此實驗設備、操作方式與數據分析都相當容易上手。曠野實驗最早是1934年出現在文獻報告中,一開始是用來測試囓齒類動物的情緒。經過多年的發展,現今曠野實驗則是很常被用來評估實驗動物的活動力(locomotor)、探索(exploratory)及焦慮(anxiety)等行為或情緒。此實驗原理是利用動物的趨觸性(thigmotaxis),即是將實驗動物放在一個開放空曠的空間中,引起其趨觸性,利用其喜愛接觸牆壁週邊的活動特性,以藉此探討實驗動物的活動力及其適應新空間環境的能力。

實驗設備:

曠野實驗是以一個正方或圓柱的箱體(無上蓋)來進行試驗,並在其上方架設一攝影設備,以偵測並錄製實驗動物行為,再透過電腦軟體進行訊號之擷取及分析。

  • 正方箱體尺寸是依研究人員考量實驗所需而進行設計,常見的範圍從30x 30x 30公分到100x 100x 100公分左右,若採用圓柱箱體可使用直徑30-100公分,最重要的是箱體高度需足夠,以避免動物逃跑。
  • 箱體材質多是壓克力或塑膠材質,以避免氣味留存並且便於擦拭。
  • 箱體的顏色多是透明、黑色或是白色,需特別注意的是透明箱體在進行實驗操作時,周圍不可有任何會干擾實驗動物行為的物件出現,以免影響實驗結果。另外,因實驗過程是透過上方攝影設備偵測實驗動物行為,再由電腦軟體擷取實驗動物行為的訊號,若使用有顏色之箱體,需注意實驗動物與箱體顏色之對比,例如實驗動物體色為淺色,建議使用深色箱體,以利訊號之判別與擷取。
實驗注意事項:

一般而言,若是使用小鼠進行動物行為實驗,在進行實驗前幾天,實驗操作人員每天都應抓取小鼠,放於手掌上一段時間,直到小鼠作出放鬆的行為(如理毛),讓其適應被抓取的過程,以降低其壓力或焦慮感,減少因人為操作所造成的實驗誤差。而操作實驗的當天,應將欲進行實驗之小鼠連同鼠籠放至行為室內,至少30分鐘以上,以讓小鼠適應行為室內的環境。行為室內要保持安靜,不可有突然的聲響,溫濕度都應固定在適合小鼠的狀態下,並保持恆定。室內的照明度要低且均勻分布,不可在箱體內部製造出陰影,以免誤導實驗動物行為。

實驗步驟(以小鼠為例):
  1. 確認攝影設備正常
  2. 打開電腦軟體設定實驗參數
  3. 使用75%酒精擦拭正方箱體內部,以清潔並消除箱體內氣味
  4. 待酒精揮發後,輕輕地抓取小鼠放入箱體正中央(每隻小鼠放入位置皆需固定)
  5. 按下軟體偵測並錄製小鼠於箱體內活動情形
  6. 軟體偵測10分鐘後,自動停止(偵測時間可依實驗所需自行設定)
  7. 將小鼠輕輕抓取出,放回籠中
  8. 紀錄小鼠糞便數量
  9. 使用75%酒精擦拭正方箱體內部,以清潔小鼠糞便、尿液與氣味
  10. 下一隻小鼠重複上述過程,直至每隻小鼠都跑完一次行為實驗
  11. 分析收集到的小鼠行為數據

曠野實驗的行為數據通常會分析實驗時間內全部的行走距離(cm),以瞭解不同實驗組別間小鼠的活動能力,並計算小鼠糞便、站立(rearing)、僵住(freezing)…等數量,此外,亦會計算小鼠待在中央區域與周邊區域的次數與時間,因小鼠具有趨觸性,若待在中央區域次數或時間增加,顯示小鼠的焦慮程度較低,藉此來評估不同實驗組別間的焦慮程度。

參考資料:

  1. Seibenhener ML, Wooten MC. Use of the Open Field Maze to Measure Locomotor and Anxiety-like Behavior in Mice. J. Vis. Exp. (96), e52434, (2015)
  2. Walsh RN, Cummins RA. The open field test: a critical review. Psychol. Bull. 83, 482-504 (1976)

關鍵字:the open field test, locomotor test, behavior test, 曠野實驗, 探索, 焦慮


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