摘要: 目的 探讨两个封闭群昆明小鼠的行为学差异并评估行为学试验方法检测昆明小鼠行为的可信度。方法 应用小鼠行为学试验检测两个不同封闭群昆明小鼠的行为差异并做试验方法的复测信度检验。两个封闭群昆明小鼠各取 20 只雄性小鼠分别记为 A 组、B 组,两组小鼠经过适应性饲养 3 d 后进行**试验,记录体质量( 之后每天记录体质量并绘制体质量增长趋势图) ,做衣架试验、网屏试验、蔗糖偏嗜度试验、旷场试验和强迫游泳试验等。相隔 7d 进行复测试验。用 SPSS17. 0 软件处理数据并检验各行为学方法的复测信度。两个封闭群昆明旷场实验差异和试验方法信度分析
结果 行为学差异检测中 A组、B 组首测昆明小鼠体质量、蔗糖偏嗜度、旷场试验水平运动、总分、网屏试验各项结果差异具有统计学意义( P <
0. 05) ; 复测试验中体质量、蔗糖偏嗜度、网屏试验差异具有统计学意义( P < 0. 05) ; 复测信度试验中粪便颗粒试验为不可信( 信度系数为负值) ,衣架试验和旷场试验中垂直运动记分可信度较差,其它试验相关性均为可信( 体质量为高度可信) 。结论 A、B 两组封闭群昆明小鼠体质量增长速度、蔗糖偏嗜度和网屏试验存在差异; 行为学检测方法中信度评级为体质量 > 强迫游泳 > 蔗糖偏嗜度 > 水平运动 > 总分 > 网屏试验 > 衣架试验 > 垂直运动。
关键词: 动物行为学; 复测信度; 旷场试验; 强迫游泳试验; 网屏试验; 蔗糖偏嗜度试验
实验动物行为学研究在中国处于起步阶段,在理论研究的广度和深度与国外有很大差距。迄今,国内还没有形成专门研究实验动物行为学的期刊、教材以及相关的国家标准。近年来,实验动物的行为差异干扰试验结果已经得到了实验人员的普遍认可。目前,在一些动物实验室内也拥有了一些行为学试验器材,一些实验动物学科相关的期刊公开发
表的相关论文和资料逐年增多,实验动物行为学领域的研究已经逐步成为实验动物学科的热门。
昆明小鼠( KM 小鼠) 各个不同的封闭群经过长期封闭饲养繁殖,已经形成各自不同的生物学和遗传学特性,在行为学方面也形成了不同的行为特点,并且在一些生命科学试验中表现了不同的适应性。
重测信度( Test-retest reliability) 是指相同的试验再次测量时引起的同样反应的程度。如果前后两次相同试验中,试验结果前后一致,则说明试验结果的信度较高; 反之,两次测验结果一致性低,说明试验结果的信度低。在实验动物行为学试验方法检测中,由于人为因素而产生试验结果的差异,通过重测信度检验,可以客观的检验出该次试验的可信度,采用重测信度来反映试验的可靠性也是一种探索。
1 材料和方法
1. 1 材料
实验动物 A 组 KM 小鼠 20 只,雄性,来自兰州生物制品研究所有限责任公司( 以下简称兰州公司) 实验动物室 SPF 实验动物设施小鼠封闭群。B组 KM 小鼠 20 只,雄性,来自兰州公司实验动物室待净化小鼠封闭群。生产许可证号 SCXK ( 甘)2012-0001,使用许可证号 SYXK( 甘) 2012-0002。
旷场试验箱和配套软件为上海欣软信息科技有限公司提供: 50 cm × 50 cm ×20 cm( 长 × 宽 × 高) 木头箱,内部为黑色; 电子天平、量筒、烧杯等为兰州公司实验动物室检测组常用设备,设备经甘肃省气象计量检定站校验合格。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 小鼠体质量: 将 A 组、B 组 KM 雄性小鼠每天固定时间称其体质量( 单位 g) ,**到 0. 1 g。计算每组小鼠的平均体质量并绘制体质量增长趋势图。
1. 2. 2 蔗糖偏嗜度试验: 采用双瓶饲喂方法,一瓶为蔗糖水,浓度 1%; 另一瓶为纯化水。为防止小鼠对蔗糖水的依赖性,每 12 h 交换水瓶位置。蔗糖水、纯化水容量均为 100 mL,72 h 后统计蔗糖、纯化水消耗量并计算蔗糖偏嗜度。蔗糖偏嗜度( %) =蔗糖水消耗量/( 蔗糖水消耗量 + 纯化水消耗量)× 100% 。
1. 2. 3 旷场行为试验: 试验分为水平运动、垂直运动和粪便颗粒,并分别计分。计分方法: 将小鼠放置中间格内,时间3 min,记录水平运动一格为 1 分; 垂直方向包括跳跃、双足离地站立、爬墙探索行为、梳理毛发一次记 1 分; 一粒粪便记 1 分。
1. 2. 4 强迫游泳试验: 将红色塑料桶装 15 cm 高的水,水温控制在 25℃左右,放入小鼠自主游泳 2 min后记录 4 min 内不动时间,该试验每只小鼠共用6 min。
1. 2. 5 网屏试验: 网屏为 30 cm × 40 cm 的长方形不锈钢网板,内置网眼为 12 mm2,网板的四周都有5 cm 高的不锈钢框边,网屏距地面高 30 cm; 先将网屏水平放置,将 KM 小鼠放在网板上,然后缓缓地将其一端抬高在 15 s 内将此网屏变成垂直位,保持 120 s,观察动物是否掉下,记录掉下来所用的时间,*大值为 120 s。
1. 2. 6 衣架试验: 自制 30 cm 长度,类似衣架的悬挂工具,当小鼠用前爪抓住中央部位时开始计时,记录掉下来的时间。10 s 内掉下记 0 分,10 s 以后掉落为 1 分,两前爪悬空为 2 分,至少一只后爪挂住衣架为 3 分,四爪抓住衣架为 4 分,如果活动到末端尾巴绕在衣架上为 5 分。
1. 2. 7 复测信度: 以上行为学试验每组小鼠做 2 次试验,时间相隔7 d,数据用 SPSS 统计学软件进行统计分析。
1. 2. 8 统计学处理: 采用 SPSS17. 0 统计学软件进行统计分析,两组数据通过软件菜单→分析→比较均值→独立样本 t 检验等过程得到 P 值,全部数据以 x珋 ± s 表示,P < 0. 05 表示差异具有统计学意义;复测信度检验通过软件菜单→分析→相关→双变量过程得到相关系数,可信度根据 r > 0. 75、P < 0. 05为高度可信,r = 0. 75—0. 50、P < 0. 05 为可信,r <0. 50、P < 0. 05 以下为可信较差,负值为不可信来判断结果,两组数据 t 检验以 x珋 ± s 表示。
2 结果
2. 1 两组小鼠体质量增长趋势
A 组和 B 组 KM 小鼠体质量增长趋势见图 1。A 组的体质量增长高于 B 组的体质量增长,**体质量差异 P =0. 002,末次体质量差异 P =0. 000,二者之间差异有统计学意义( P <0. 05) ( 表 1) 。
2. 2 行为学试验
结果见表 1。A、B 两组小鼠网屏试验、蔗糖偏嗜度差异具有统计学意义( P < 0. 05) ; 两组小鼠旷场试验中初次测试水平运动和总分差异有统计学意义( P <0. 05) ,垂直运动、粪便颗粒差异无统计学意义,复测试时各试验结果差异都无统计学意义; 强迫游泳试验初次和复测差异都无统计学意义。
2. 3 复测信度检验
行为学检测方法中信度评级为体质量 > 强迫游泳 >蔗糖偏嗜度 >水平运动 >总分 >网屏试验 >衣架试验 >垂直运动,粪便颗粒评级为不可信,结果见表2。
3 讨论
实验动物在生长发育中体质量增长是*直观的数据之一,同时也是动物行为学*基础的指标。A、B 两组 KM 小鼠生长发育过程中体质量增长幅度有差异,从图 1 中可以看到 A 组体质量增长明显比 B组快,说明相同体质量小鼠日龄存在差异,在一些体质量要求严格的科学试验��,应注意体质量与日龄的不同可能造成试验结果的不一致。
衣架试验、网屏试验可以检测动物综合的肌肉运动能力,客观地反映**神经系统对肌肉运动的协调能力和控制能力。网屏试验是对衣架试验进行了改进的试验,试验结果也表明网屏试验中两个封闭群差异显著,而衣架试验差异无统计学意义; 网屏试验可信度检测相关系数也比衣架试验高,所以我们认为网屏试验比衣架试验更加具有操作性。
蔗糖偏嗜度是反映动物生长的正常指标,其中对糖水的偏爱是动物天性的表现。实验动物在正常环境下,对“快乐”的追**动物身心处在比较理性状态的指标。而不同地区或不同遗传背景的 A、B组小鼠在相同试验环境中表现出不同的“快乐指标”,表明 A 组小鼠比 B 组小鼠有更强的“娱乐”要求,说明其行为学存在着差异,而且差异具有统计学意义( P <0. 05,表 1) ; 对蔗糖偏嗜度试验的可信度检测中评估值为可信( 表 2) ,我们认为在温湿度恒定和水瓶瓶嘴孔眼大小一致的情况下,可信度可以进一步提高,该试验有简单易操作,试验效果可信的优点,是动物行为学理想的检测方法。
强迫游泳是用来制作行为绝望动物模型的试验方法,而该试验作为 A、B 两组 KM 小鼠行为学差异试验乃是一次尝试,试验结果能说明小鼠对“生存渴望”天性的差异,而得分较低组说明比得分较高组有一定的“抑郁”倾向。试验结果 A、B 两组 KM小鼠差异不具有统计学意义( 表 1) ,说明两组小鼠在此项检测中差异不显著。从初测和复测两次试验结果看出该试验相关性强,评估为可信( 表 2) ,是动物行为学一个可靠的检测试验方法。
旷场试验是动物行为学中常用的检测方法之一,分为水平运动、垂直运动以及粪便颗粒数量( 表现动物紧张情绪) ,主要检测实验动物的自主行为。自主行为可以表现动物天性中的探索能力,是陌生环境应激的应答方式,常用于毒理学、精神药理学、行为科学
等学科的研究,该试验的优点在同一时间段、相同环境下比较两组动物的活动状态,客观定量地反映活动量及自主活动功能,有效地评价两组动物行为差异。在水平运动、垂直运动两个试验中,初测试验两组差异显著,表明两种环境饲养的 KM 小鼠在主动探究能力和精神状态方面存在差异,而复测试验中这种差异无统计学意义,我们认为两组 KM 小鼠在对相同环境适应过程中,探索能力趋向一致,也是动物熟悉环境过程的应答方式。粪便颗粒试验是分析动物紧张程度的试验,初测和复测虽然差异都无统计学意义,但
从 P 值数据分析两组小鼠都有缓解紧张情绪的趋势( 表1) ,也说明动物由不同饲养环境到相同饲养环境后发挥了自身的适应能力。
复测信度是多次测量结果的一致程度,反映了一种方法的稳定性和可靠性。旷场试验中粪便颗粒数在前后两次试验中相关度评估为不可信,这个试验结果与孙世光等的试验结果相似; 水平运动、总分信度可信,垂直运动信度较差。旷场试验在测试中人为因素比较多,目前国内已经开发出应用视频监测动物在旷场中的行为和运动轨迹(上海欣软信息科技有限公司-Supermaze动物行为视频分析软件),避免了传统试验中人员、环境等因素对动物行为的影响。
实验动物行为学检测方法是研究包括动物情绪表达、心理行为、学习行为、繁殖行为、习性行为等诸多方面,与生命科学中神经科学、心理学、生态学、行为学等学科紧密相关。目前,人类亚健康越来越受到关注,而与之相关的研究成为热门之一。实验动物行为学与许多学科相互渗透形成了许多新的研究领域,从不同角度进一步完整、系统地阐述动物行为产生的的原因、机制和发生、发育、进化与适应功能等问题,从而为实验动物标准化拓展了更多的探讨方向。