动物行为实验方法专题：主动回避与被动回避实验

回避实验是利用动物的好暗避光（明暗穿梭）、对厌恶刺激（如足电击）的恐惧和记忆而建立起来的。所以对实验者（而不是对动物）而言，回避实验在技术上与暗示关联条件恐惧相类似。所用的刺激为温和的足电击，发生的反应是动物逃避曾经受到电击刺激的地方。根据动物的逃避方式分为主动回避和被动回避（active and passive avoidance）。前者要求动物主动从有厌恶刺激的箱中逃离；后者则要求动物遏制自己而不进入有厌恶刺激的箱。根据所用仪器设备的不同又可分为穿梭回避、跳台回避、Y-形迷宫回避。这里主要介绍前两种回避。

   一、 实验设备

   （一）穿梭回避实验设备  包括穿梭箱、刺激控制器和计算机。这里介绍上海欣软信息科技有限公司生产的穿梭箱。它包括左右两个同等大小（20.3cm*15.9cm*21.3cm）的隔室（compartment）。其中一隔室采用暗箱设计，周边是黑板，形成暗箱（主动回避可不用暗箱）。两隔室之间由一个拱形门（8.9cm*11.4cm）相联，门可由实验者根据实验需要关上或打开。隔室地板为不锈钢栅栏（直径：大鼠4.8mm，小鼠3.175mm）。暗箱一侧的栅栏地板与刺激器相联，并可给予电击；明箱一侧则不与刺激器相联，故没有电流通过。

   （二） 跳台回避实验装置  将上述穿梭箱的中门移去，代之以一个平台（可随上海欣软SuperApas穿梭箱配套），即可改装成跳台回避实验装置。这里介绍上海欣软信息科技有限公司生产的跳台回避装置。它包括一个15cm*25cm*10cm的透明有机玻璃跳台箱、一个隔音外箱（48cm*62cm*24cm）和一台脉冲电刺激器组成。跳台箱底部的栅栏与刺激器相联，中央固定一个3.5cm*3.5cm*2.5cm的木制平台。实验时，将跳台箱放入隔音箱内，以防外界干扰。

  二、实验方法

  （一）小鼠穿梭被动回避实验（mouse step-through passive avoidance）

1、单次电击刺激训练

（1）将小鼠放入明箱，10s后，将明暗箱之间的门打开。多数品系的小鼠有很强的探究行为，喜暗恶光。因此，小鼠会很快进入暗箱。

（2）小鼠（四肢）完全进入暗箱后，立即将中门关上，并给予一次电击。电击强度为能引起小鼠退缩和发声的最小电流。根据小鼠品系不同，电流范围为0.2~0.8mA(100V，50~60Hz AC)，持续1~2s。

（3）让小鼠在暗箱内停留10s（以使让动物形成箱与电击之间的关联），将小鼠放回笼内。清洁操作箱。进行下一只动物的训练。

2、记忆保持测试（retention test）  

电刺激训练24h后，将小鼠放回明箱，中门打开，但不给电击。记录5min内动物进入暗箱的潜伏期。正常小鼠或许能够记住前一天在暗箱中遭受的电击，因而通常不会进入暗箱(在明箱的潜伏期达到最大，即300s)；即使进入暗箱，也非常缓慢，“裹足不前”。计算机还可同时记录动物在穿梭箱内的活动情况，包括运动距离、运动时间、站立次数和时间，以及静止时间等。这些参数对评价动物的一般状态很有价值。

    （二）大鼠穿梭被动回避实验（rat step-through passive avoidance）  

实验方法基本与小鼠相同，仅稍作修改：大鼠放入明箱时要背朝关闭的中门，1min后将中门打开；足电击强度为0.5mA，3s；记录时间为3min。

    （三）小鼠穿梭主动回避实验（mouse step-through active avoidance）  

方法与被动回进相似，但无论是训练还是测试，都将动物放在暗箱。训练时从暗箱给予足电击（电击强度与小鼠被动回避相同），小鼠必须主动离开暗箱，通过中门进入明箱以逃避电击。然后将小鼠放回笼内。24h后，将小鼠放回暗箱，记录5min内动物逃离暗箱并进入明箱的潜伏期。

    （四）小鼠跳台回避实验( mouse step-down  inhibitory avoidance)  

实验包括两次相隔至少60min的电击训练和一次24h后的记忆保持测试。

1、训练

    (1) 将小鼠放在平台上。当它往下跳至栅栏地板（以四肢均接触地板为准）时，给予0.4mA的电击，持续5s。电流强度为能够引起小鼠发声和退缩的最小电流。将小鼠放回笼内，清洁操作箱，进行下一只小鼠的训练。

    (2) 1h后重复上述训练一次，记录跳台潜伏期。如动物在平台上滞留的时间超过60s，即认为它已经记住先前的厌恶刺激，不给电击，将其放回笼内。多数动物能达到此标准。少数动物的跳台潜伏期少于60s，则在1h后再重复训练一次。如仍不达标，则予淘汰。

    (3) 记忆保持测试在第一次训练后的24h进行。方法与训练相同，但不给电击。记录小鼠从平台跳下的潜伏期。如小鼠5min仍不跳下平台，则终止实验。实验除记录跳台潜伏期外，还记录达到回避标准的动物数。回避标准为：记忆保持测试的潜伏期大于第二次训练潜伏期的3倍且超过60s。一般以平均保持潜伏期为判断记忆力的定性指标，达标动物的百分比为记忆的定量指标。

   大鼠跳台回避实验与小鼠类似，只是跳台箱和平台的规格较大，分别为50cm。25cm×25cm 和 25cm×7cm×2.5cm。

    Y-形或T-形迷宫回避实验：3个臂中只有1个臂的栅栏底部可产生足电击。动物在该臂遭受电击后，必须逃避到其他臂方可免受电击。这样动物根据周围环境进行空间定位，可记住遭受厌恶刺激的臂的位置而避免进入此臂。

    三、注意事项

（1）回避实验广泛用于认知药物的评筛。作用于M胆碱能受体、Glutamate受体、GABA受体和内啡肽受体的药物均可影响动物的回避行为。根据实验目的不同，可选择不同时间给药，训练后立即给药，可检测药物对记忆保持的影响；记忆保持测试前给药，可检测药物对记忆恢复（retrieval）或再现( recall)的影响。

（2）结合转基因、基因敲除或基因下调等技术，回避实验也可用于评价基因对记忆的影响。它既可测定动物的短期记忆（记忆保持测试在第一次训练后的3h内进行），也可测定动物的长期记忆（记忆保持测试在第一次训练后的24h或更长时间进行）。

（3）凡能产生以下作用的药物或基因变化均可影响回避行为，从而产生假阳性或假阴性结果：视力缺陷、痛阈变化、镇静和运动功能减弱或丧失等。

（4）回避实验和条件恐惧实验均采用温和电刺激。同一动物对这两种实验中的共同成分（足电击）会有连带效应，即在一个实验中对电刺激的反应会带到另一实验中去。因此，为避免这种泛化作用，这两类实验不要在同一组动物中进行。