详解动物行为学之实验方法分类

详解动物行为学之实验方法分类

作者:RWD
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注:本文节选自《动物行为实验方法学研究的回顾与展望》,经作者授权刊载,版权归原作者所有。


动物行为学是研究动物各种行为的功能(function)、机制(mechanism)、发展(development)和进化(evolution)的一门学科。动物行为学最初的研究对象是正常动物,后来扩展为实验动物,从而对生命科学尤其是神经科学的发展发挥了重要的支撑作用。


动物行为实验方法分类


动物行为实验方法早期研究主要是为学习记忆行为设计的,后来发展为情绪表达、运动行为、社交行为、疼痛及成瘾性等行为实验方法。


目前主要的行为学实验包括学习记忆行为实验、抑郁行为实验、焦虑行为实验、恐惧行为实验、自发活动行为实验、节律行为实验、攻击行为实验、防御行为实验、繁殖行为实验、社会行为实验等,社会行为实验指 沟通行为实验、利已行为实验、等级行为实验等。研究最多的主要是学习记忆、情绪和运动行为等。


1、学习记忆行为实验方法


学习是神经系统接受外界环境变化获得新行为和经验的过程,记忆是指对学习获得的经验或行 为的保持,包括获得、巩固、再现及再巩固四个环节。学习和记忆二者是互相联系的神经活动过程,学习过程中必然包含记忆,而记忆总是需要以学习为先决条件。研究者设计了多种学习记忆行为实验方法用于评价学习记忆。


人们建立了以惩罚、奖赏和动物的自然探索天性为原理的学习记忆评价方法。大小鼠的触屏认知系统也相继问世,用于认知功能的评价,尤其在神经精神疾病药物筛选中发挥重要作用。非人灵长类动物具有与人类相似的大脑结构,具备高级脑功能,可以被训练完成特定类型的测试 任务,对评价认知能力、情绪反应等具有啮齿类动 物无法替代的作用。


剑桥神经心理测试自动化组合[Neurobehavioral Cambridge Neuropsychoogical Test Auomated Battery (CANTAB)]是触屏认知测试系统的经典设备。动物通过触摸屏,完成高通量的系列模块化测试,如强化认知、内外空间的设置变化与视觉辨别、对显示符号的短暂识别和不识别、空间记忆、选择序列反应时测试和成对结合学习等 。


2、情绪行为实验方法


情绪行为是一种瞬时变化的心理与生理现象,反映了机体对不断变化的环境所采取的适应模式。从心理学的层面来说,情绪是对客观事物的态度体 验和行为反应,为人和动物所共有,主要包括抑郁、 焦虑、恐惧三类行为。由于动物的情绪体验难以用 语言表达,行为实验是其主要的评价方法。


抑郁行为实验方法主要包括获得性无助、强迫游泳、悬尾、 糖水偏爱、新奇物体探索、旷场等;焦虑行为实验方法主要有高架十字迷宫旷场箱、明暗箱、新奇环境摄食抑制、饮水冲突实验等。


3、运动行为实验方法


运动行为实验方法包括一般运动行为学评价,如旷场实验;协调运动评价如转轮、平衡木实验等;肌力评价如握力实验;耐力行为学评价,如负重游泳、跑台实验等。动物的各式各样运动,如跑、跳、游泳、飞翔 等,是实验动物行为学研究的重要组成部分。


同时,动物的每一种行为学检测方法都需要动物进行运动。如果动物的运动功能被削弱,就不能承担复杂的实验任务,比如迷宫的训练、社交行为的检测甚至觅食等活动都会受限,从而影响实验结果。


另外,运动功能障碍也是帕金森病、脑缺血等中枢神经系统疾病的主要临床表现。因此,运动 功能检测是实验动物行为学检测的重要内容。


动物行为实验方法学发展展望


现代科技发展使得人类生存环境、生活模式发生了重大转变,老年性痴呆、抑郁、焦虑和睡眠 障碍等神经精神性疾病正成为危害人类身心健康的头号杀手;人类正向极地、高原、深海和太空拓展的全新生活环境也对人类认知、情绪产生重大影响。


研究这些挑战人类生存发展难题,寻找其有效的防治措施,正受到国际科学界的高度重视。


由于直接以人体为对象开展科学研究尤其是暴露于物理刺激源或特殊极端环境下的生物效应研究存在极大的风险并受到伦理学制约,鉴于动物与人类在进化上的高度保守性,利用实验动物 在不同层次的相应特征与人类相比具有相似性。


按照结构、预测、表面效度三原则,进行动物行为实验研究,建立模型推演,进行动物行为与人之间的生物效应等效性分析,已经成为揭示人体生物效应及生命活动的基本规律,研究人类疾病表现和发病机制,开展新药和健康产品发现、安全和风 险监测分析的有效途径。


注:本文节选自《动物行为实验方法学研究的回顾与展望》,经作者授权刊载,版权归原作者所有。


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