脑声问答（65）期丨啮齿动物恐惧行为检测方法

恐惧是基本情感的一种，恐惧是对突如其来的危险刺激产生的一种情绪状态，无论动物还是人类，在日常生活中经常出现，经过进化保持下来的不需要学习的如对于自然捕食者的恐惧反应叫先天性恐惧，另一种是通过刺激的不断强化，后天学习的对刺激的恐惧反应叫习得性恐惧，无论是先天性恐惧还是后天习得性恐惧都是对危险刺激的一种防御反应。动物为了生存和繁衍都保有趋利避害的特点，其中“避害”对于生存尤其重要，对危险的刺激产生一定防御行为，躲避危险才更有可能生存下来。最典型的恐惧危险刺激就是捕食者和有害的同种个体，而这些危险刺激是有种属特异性的，如啮齿类动物对捕食者的气味、由同种个体发出的关于捕食者的高频警告、高强度的听觉刺激、过于空旷的空间都有恐惧防御性反应。动物在感知外界存在的危险刺激时根据种属特异性会产生不同的恐惧防御反应，如原地不动的恐惧样冻结行为（freezing）、快速逃跑、躲避甚至是攻击和战斗，正是由于这些恐惧防御性反应，才能保证动物感知危险进行不同的反应来争取最大的生存可能。

基于视觉的恐惧行为学检测装置

小鼠会对高空的猫头鹰等捕食者有本能的恐惧反应，利用该装置来检测动物在视觉模拟的恐惧刺激下的行为学反应。行为学装置上方倒扣的电脑屏幕上以灰色为背景在时间窗为 0.5s 内快速出现放大 20 倍的黑色圆盘并连续进行多次，这种快速放大的黑色圆盘放大模拟高空捕食者的快速迫近，诱发小鼠的本能恐惧反应。给以小鼠一个快速的视觉频闪刺激（looming），小鼠本能的逃回相对安全的窝巢区进行躲避，这种快速逃避的行为表现说明小鼠对于这种快速迫近的视觉刺激的本能恐惧反应，是一种检测基于视觉恐惧刺激的行为学装置。

Fig1 视觉恐惧行为学检测装置

经典条件恐惧行为检测

巴甫洛夫的理论认为，当一个中性刺激反复出现作为（CS），和一个无条件刺激（US）进行匹配，反复出现后会形成条件反射。因而这种根据巴甫洛夫的理论进行的条件恐惧检测恐惧记忆的设计，第一天小鼠放在环境中进行适应，此时不给任何条件刺激，第二天进行足底点击和声音的匹配，这时动物的冻结行为明显增多，第三天去掉足底电击后给以声音，观测其行为表现，检测其恐惧记忆。当小鼠在经历第二天的 CS+US 匹配的多次恶性刺激，在第三天检测时单独给以CS，小鼠也会表现出明显的恐惧样行为。

Fig2 经典的条件恐惧行为学检测装置

听觉实验

实验前一天小鼠需适应箱体 10 min。实验当天，用 75%酒精擦拭箱体，打开行为学软件，设置好程序。先让小鼠在箱体中适应背景噪音5 min，适应结束后给予5 min白噪音，之后再给予5 min猫叫声。猫叫声可诱导小鼠产生恐惧反应。Anymaze软件记录下实验全程。通过软件统计小鼠对中间区域探索的时间以及其他恐惧相关的指标。每只小鼠测试完毕后，需用 75%酒精彻底擦净箱体。

气味实验

实验前一天把小鼠放入实验箱体适应10 min。实验当天提前给气泵充气。小鼠放入箱体适应 3 min，此时给予空气。适应结束后给予矿物油气味10 min，最后给予 0.1% 2MT 气味10 min。此实验过程全程用Anymaze软件进行记录。通过软件统计小鼠探索气味区域的时间以及和恐惧相关的指标。每只小鼠测试完毕后，用 75%酒精彻底擦净箱体。

气味实验的实验装置示意图

参数评估

统计小鼠的平均速度、不动时间、凝滞时间、去中间区域的时间和发生站立行为的次数。若小鼠去中间区域的时间减少，站立行为的次数增加时，说明小鼠的防御反应增多，恐惧程度上升。反之，则恐惧程度下降。

往期推荐

文献引用：

1.M. Yilmaz and M. Meister, "Rapid innate defensive responses of mice to looming visual stimuli," Current Biology, vol. 23, pp. 2011-2015, 2013.

2.R.-M. Shin, Cellular Mechanisms in the Amygdala Involved in Memory of Fear Conditioning: INTECH Open Access Publisher, 2012.

3.The Amygdala, Social Behavior, and Danger Detection[J]. DAVID G.AMARAL.Annals of the New York Academy of Sciences,2006(1)

4.The smell of danger: A behavioral and neural analysis of predator odor-induced fear[J]. Lorey K. Takahashi;;Brandy R. Nakashima;;Hyechong Hong;;Kendra Watanabe.Neuroscience and Biobehavioral Reviews,2005(8)

5.刘瑶函. 应用药物可诱导的DISC1动物模型的恐惧情感行为学分析[D].中国科学院深圳先进技术研究院,2016.

6.Response to Visual Threat Following Damage to the Pulvinar[J]. Robert Ward;;Shai Danziger;;Susan Bamford.Current Biology,2005(6)

7.Glutamatergic lateral hypothalamus promotes defensive behaviors[J]. Li Chen;;Ping Cai;;Ren-Fei Wang;;Yi-Ping Lu;;Hui-Yun Chen;;Yu-Rou Guo;;Sheng-Nan Huang;;Li-Huan Hu;;Jian Chen;;Ze-Hong Zheng;;Peng He;;Bing-Feng Zhang;;Ji-Yuan Liu;;Wen-Xiang Wang;;Huang-Yuan Li;;Chang-Xi Yu.Neuropharmacology,2020

8.Bidirectional control of fear memories by cerebellar neurons projecting to the ventrolateral periaqueductal grey[J]. Frontera Jimena Laura;Baba Aissa Hind;Sala Romain William;Mailhes Hamon Caroline;Georgescu Ioana Antoaneta;Léna Clément;Popa Daniela.Nature Communications,2020

找实验方法，上脑声常谈

欢迎加入

动物模型构建与行为评估交流群

扫码邀请入群

方法检索教程