技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于检测动物焦虑
水平的高架平台及其应用方法。
背景技术
[0002] 目前测试动物焦虑的最经典的方法是
高架十字迷宫，该迷宫主要利用动物对外界环境的探索本能和对高空恐惧形成的心理冲突来测试动物的焦虑水平。如图1所示：高架十字迷宫共有两个对称的开放臂和两个对称的闭合臂，距离地面60-100cm，闭合臂有三个高度为30cm-50cm的边，而开放臂则仅保留0.5cm的三个边，因此闭合臂中的安全性最高，而开放臂中的安全性最低。十字交叉的区域是动物的起始
位置，将动物放于该区域，在固定的测试时间内(3-5分钟)，焦虑水平低的动物在开放臂的
停留时间更多，而在闭合臂中的停留时间更短，反之，焦虑水平高的动物在开放臂中停留时间更少，而在闭合臂中停留时间更长。
[0003] 然而，高架十字迷宫在检测动物焦虑水平时存在一定的局限性，首先，有些动物，如啮齿类动物更倾向于呆在光线昏暗的地方，因此，将动物放到起始位置后，动物的这种本能会驱使动物直接进入闭合臂中，有些动物甚至会一直停留在闭合臂中而不进入开放臂，大大增加数据的变异度，降低数据的可靠性。其次，由于从闭合臂到开放臂的路线并不是直线的，动物在闭合臂中无法看到开放臂，需要通过闭合臂和开放臂中间的结合部位才能看到并且到达开放臂，这会大大降低动物的活动性并降低测试的敏感度。此外，这如果实验结束后，动物仍然停留在闭合臂中，对该动物的抓取会相对困难，同时会增加动物的应激水平，从而影响后续的行为学测试。
[0004] 本发明所公开的高架平台及测试方法能弥补现有的高架十字迷宫的局限性，能增加焦虑测试的敏感度并减少受试动物的应激水平。目前国内外尚未报道该平台及测试方法。
发明内容
[0005] 本发明涉及一种敏感的检测动物焦虑水平的高架平台及其应用方法。该高架平台由底座，立柱，圆形平台及平台边缘四部分组成。立柱可以让平台产生一定的高度。从而让动物对高空产生恐惧心理，利用小动物探索的本能和对高空的恐惧心理之间的心理冲突来测试动物的焦虑水平。圆形平台是动物的测试平台，平台直径可根据动物大小而不同，边缘主要用于防止动物后退时滑落。将平台半径分成N等份(N≥2)，从而将其分为N个环形区域。从圆心 往外安全性依次降低，利用动物寻求安全性和探索欲望之间的心理冲突，记录动物在特定时间内的运动轨迹，通过分析动物在不同区域的停留时间或进入次数来分析动物的焦虑水平。
[0006] 效果
[0007] 本发明的
申请人发现，按照本发明公开的设备和方法能有效测试动物焦虑水平，与经典的十字迷宫相比，本发明涉及的高架平台的若干区域的安全性是一个连续线性的，各个区域之间无物理隔离，动物在最安全的区域(中心区域)能看到其它区域，从中心区域出发，向各个
角度运动都能达到其它区域，与高架十字迷宫相比，动物测试结束后对动物的抓取更加方便，大大降低实验操作对动物应激水平的影响。我们用基因修饰动物进行测试发现，本发明涉及的高架平台在测试动物焦虑方面比高架十字迷宫更为敏感。
附图说明
[0008] 图1是经典的高架十字迷宫构造及工作原理。迷宫一共有两个开放臂和两个闭合臂，开放臂中动物的安全性最低，闭合臂中动物的安全性最高，焦虑水平高的动物在闭合臂中停留时间更多，而焦虑水平低的动物在开放臂中的停留时间更多，通过分析特定时间内(5分钟)动物在闭合臂和开放臂中的停留时间而分析动物的焦虑水平。
[0009] 图2是高架平台的结构及参数。A：高架平台的整体图，平台离地面高度100cm，通过高度调节旋钮能调节平台的高度，平台边缘高出平台0.3cm。B：高架平台直径45cm。C：高架平台测试焦虑的原理：利用行为分析
软件将平台分为外侧区域，中间区域，中心区域三个连续区域，通过分析动物在三个区域的停留时间从而分析动物焦虑水平。
[0010] 图3是动物在旷场和高架平台上的自主活动分析结果。A：APP小鼠在旷场中和高架平台上的自主活动与野生型(WT)小鼠相比均无显著差异(N.S：无统计学差异)。但是与旷场相比，无论APP小鼠还是野生型小鼠在高架平台上的运动距离均显著减少，表明动物在高架平台上产生恐惧。B：Cpne5+/-小鼠在旷场中和高架平台上的自主活动与野生型(WT)小鼠相比均无显著差异(N.S：无统计学差异)，野生小鼠和Cpne5+/-小鼠在高架平台上的自主活动较旷场中明显减少，表明动物在高架平台上有恐惧心理。
[0011] 图4是高架平台和高架十字迷宫在检测小鼠焦虑方面的相关性分析。小鼠在高架平台外测区域(安全性最低的区域)停留时间和在高架十字迷宫开放臂(安全性最低的区域)中的停留时间成显著相关性，被圆圈圈住的数据点为统计学上的可疑点。
[0012] 图5是利用高架平台检测Cpne5+/-小鼠的焦虑水平结果。A：Cpne5+/-小鼠高架十字迷宫的开放臂和闭合臂中的停留时间和野生型小鼠相比均没有统计学意义。C：Cpne5+/-小鼠在高架平台的三个区域中停留时间与生型小鼠相比均没有统计学意义，表明我们发明的高架平台 可以用于动物焦虑水平分析。
[0013] 图6是利用高架十字迷宫检测APP小鼠的焦虑水平结果。A：在APP小鼠在高架十字迷宫检测中再开放臂和闭合臂中的停留时间与野生型小鼠相比未见显著统计学差异，表明APP小鼠未表现出明显的焦虑。B：利用高架平台检测APP小鼠的焦虑水平。APP小鼠在中心区域的停留时间和野生型(WT)小鼠相比没有统计学差异，但是在高架平台外侧区域，APP小鼠停留时间比野生型少，已经接近统计学差异(P＝0.07)，在中间区域，APP小鼠停留时间显著多于野生型小鼠，表明APP小鼠有轻度焦虑，说明我们发明的高架平台及焦虑检测方法比经典高架十字迷宫更为敏感。
[0014] 具体实施方式一
[0015] 一种用于检测小鼠焦虑水平的高架圆形平台的制作方法
[0016] 1.材料
[0017] 高架平台(直径45cm)由丁学锋设计并委托军事医学科学院仪器厂制作。
[0018] 2.高架平台的外观及设计参数
[0019] 高架平台外观，设计参数及基本原理如图2所示，A&B：高架平台外观及设计参数，平台为黑色，直径45cm，边缘高度0.3cm，立柱高度为100cm，高度可通过旋钮调节。C：将平台划分为外侧区域，中间区域，和中心区域三个区域，三个区域外缘形成三个同心圆，半径依次为7.5cm，15cm，22.5cm。100cm高度用于使动物产生高空恐惧，动物在平台上会本能地自由探索，但是又害怕高空对自己安全的威胁，从而产生焦虑情绪，焦虑水平低的动物更倾向于到外侧区域中探索，焦虑水平高的动物更倾向于在中心区域中探索，中度焦虑的动物更倾向于在中间区域中探索。利用行为学软件分析特定时间内(5分钟)动物在三个区域中的停留时间和进入次数就能分析动物的焦虑水平。
[0020] 具体实施方式二
[0021] 利用高架平台测试基因修饰小鼠的焦虑水平
[0022] 1.材料
[0023] 野生型C57/BL6小鼠，APP转基因小鼠(Tg2576，12月龄)和Cpne5+/-小鼠(6月龄)由军事医学科学院实验动物中心饲养。高架平台(直径45cm)由丁学锋设计并委托军事医学科学院仪器厂制作。旷场(40cm X 40cm)和高架十字迷宫购自中国上海欣软信息科技有限公 司。Any-maze软件购自美国Stoelting公司。
[0024] 2.方法
[0025] 我们将动物分为三组，野生组(WT)，APP组和Cpne5+/-组。分别进行旷场实验，高架十字迷宫实验和高架平台实验。线性相关分析用于分析动物在高架平台外侧区域停留时间和在高架十字迷宫中开放臂中停留时间的相关性。T检验用于两组之间的差异分析。
[0026] 3.结果
[0027] 3.1.APP转基因小鼠与WT小鼠在高架平台上运动量减少
[0028] 我们首先分别测试了动物在旷场和高架平台上的自主运动，如图3所示，动物在高架平台上表现出恐惧心理。无论是在旷场中，还是高架平台上，APP和Cpne5+/-小鼠的自主运动与野生型(WT)相比没有差别。但是与在旷场相比，同一组动物在高架平台上，无论野生小鼠(WT)还是APP以及Cpne5+/-小鼠均表现出运动距离显著减少，表明动物在高架平台上产生恐惧心理，WT组10只，APP组8只，Cpne5+/-7只。
[0029] 3.2.动物在高架平台外侧区域停留时间和在高架十字迷宫中开放臂中停留时间呈显著相关性
[0030] 为了证明高架平台可以用于测试动物焦虑水平，我们分析了动物在高架十字迷宫开放臂(安全性最低的区域)中停留时间和动物在高架平台外测区域(安全性最低的区域)中停留时间的相关性。结果如图3所示，动物在高架平台外测区域(outer zone)中的停留时间和在高架十字迷宫中开放臂中的停留时间呈显著的相关性(n＝18，P＜0.05)，表明高架平台可以用于动物焦虑测试。
[0031] 3.3.Cpne5+/-小鼠在高架平台中和十字迷宫中均无焦虑表现
[0032] 为了证明该高架平台及其焦虑测试方法的可靠性，我们分别用经典十字迷宫和高架平台检测了基因修饰小鼠(Cpne5+/-小鼠)的焦虑水平，结果如图5所示，与野生型(WT)小鼠相比Cpne5+/-小鼠无论在高架十字迷宫还是在高架平台上，均未表现出明显的焦虑。
[0033] 3.4.APP小鼠在十字迷宫中无焦虑而在高架平台中表现出轻微焦虑[0034] 为了进一步证明该高架平台及其焦虑测试方法的可靠性和敏感性，我们分别用经典的高架十字迷宫和高架平台对各组动物进行焦虑水平测试，结果如图4所示，与野生型小鼠相比，12月龄的APP小鼠在高架十字迷宫中没有表现出明显焦虑，而用高架平台测试时，与野生型小鼠(WT)相比APP小鼠更倾向于在中间区域探索，表现出轻度焦虑。A：APP小鼠在高架十字迷宫的开放臂和闭合臂中的停留时间与野生型(WT)小鼠没有显著差别。B：APP小鼠在高架平台的中心区域中的停留时间与野生型(WT)小鼠没有显著差别，在外侧区域中，APP小鼠停留时间较野生型小鼠(WT)减少(P＝0.07)，在中间区域中，APP小鼠停留时间 较野生型小鼠(WT)显著增加，WT组10只，APP组8只。
[0035] 4.结论
[0036] 上述结果表明，我们发明的高架平台及其应用方法在检测动物焦虑方面具有更高的可靠性和敏感性，同时，开放的高架平台能降低实验操作过程中抓取动物对动物应激水平的影响。
