产品列表PRODUCTS LIST

首页 > 技术与支持 > 神经科学研究中动物行为学实验设计需要考虑的几个问题①
神经科学研究中动物行为学实验设计需要考虑的几个问题①
点击次数:85 发布时间:2020-11-02

摘要:动物行为学主要侧重于科学和客观地研究自然条件下的动物行为,是现代神经科学研究的重要技术之一。神经科学研究中动物行为学实验设计需考虑诸多因素,本文检索综述国内外文献,主要探讨实验模型动物选择、动物行为模式选择、降低实验动物个体变异及行为学实验效度四个重点考虑的问题。

 

关键词:神经科学;动物行为学;模型动物;行为模式;个体变异;效度

 

   动物行为学(Ethology)主要侧重于科学和客观地研究自然条件下的动物行为,研究对象包括动物的沟通行为;情绪表达;社交行为;学习行为;繁殖行为等,是现代神经科学研究(Neuroscience)的重要技术之一。人类是唯yi能够口头表达自我认知的动物。研究者只有通过难测其他动物的行为,才能了解它们的感觉和认知过程。经过神经科学、生理学、心理学等科学家对动物行为学100多年的研究,已开发出大量的动物行为学实验模型;同时,新的针对特种动物行为和神经疾病的行为学实验也层出不穷。神经科学研究中动物行为学实验设计需考虑诸多因素,本文主要探讨实验模型动物(model organism)选择、动物行为模式(behavioral paradigm)选择、降低实验动物个体变异(individual varability)及行为学实验效度(validity)问题。

 

1. 实验模型动物选择

   与以人类为研究对象的生物医学试验相同,确定开展动物行为学实验和选择实验模型动物时,首先要考虑伦理学问题,以最大努力降低对动物的危害。行为学实验方案必须经由研究机构动物保护和使用委员会(Institutional Animal Care and Use Committee,IACUC)审查并批准同意。目前,国际通用的实验动物福利指南包括三项内容,简称“3R”:

1)替代(Replacement)指尽可能采用计算机模拟、细胞培养等实验技术替代动物实验,采用低等动物替代高等动物(如无脊椎替代脊椎动物、啮齿类替代灵长类动物等);

2)减低(Reduction)指采用最少数量的实验动物获取具有统计学意义研究数据,利用一批动物完成多项实验;

3)细化(Refinement)指周密设计实验步骤,全程监测并采取措施降低动物痛苦及疼痛。其次,选择模型动物要重点考虑动物的自然行为能力和研究者设计的行为学实验方法。行为学研究动物执行特定行为的自然能力:蠕虫和果蝇是研究感觉、觅食、运动神经控制等动物与环境交互作用的模型;果蝇也被用于成瘾、学习、记忆、生物节律等研究;大鼠和小鼠可完成更为复杂的认知任务,可用于研究情绪、学习及社会行为等;灵长类动物具备高级智能行为,可完成复杂决策、面积识别等复杂行为学实验;蝙蝠、蟾蜍、猫头鹰等动物可用于听觉、视觉、定位、学习及记忆等特殊行为学实验。

第三,研究者应在整个实验背景下选择模型动物。若整个实验的目的是筛选与动物某一行为相关的基因,那么模型动物应选择蠕虫、果蝇、大鼠等易于处理的转基因动物。若实验目的是记录动物执行特定行为大脑内神经元活动,模型动物应选择大鼠、灵长类等较大的动物。啮齿类动物(大鼠、小鼠等 )因便于完成转基因、分子生物学和电生理实验,常被用于动物行为学实验 。

 

2. 动物行为模式选择

选择实施和创新开发一项动物行为模式实验都需考虑诸多因素。首先,动物行为模式必须具备便于定量化测量的指标。如某研究者希望比较两组啮齿类动物饮酒行为的差异,可供定量化测量的指标有液体总消耗量、液体消耗速率、动物饮用次数等。神经科学行为实验常探讨时间因素对动物行为的影响,在实验数据采集、统计分析及结果呈现时应将测量时间作为重要因素加以考虑,一般采用重复测量数据分析方法探讨时间与干预间交互作用。再次,研究者必须考虑非预期原因引起的动物异常形为,尤其是经过基因敲除、蛋白表达修饰、神经功能核团干预后的实验动物。如经注射某实验药物后的动物比注射生理盐水动物完成水迷宫实验时间延长,且差异具有统计学意义。但此种药物效应可能并非因改变了动物空间定位和记忆能力引起,也可能是改变了动物活动能力,间接地造成水迷宫时间延长。因此,在选定动物行为模式后,研究者应针对动物行为差异的其他可能解释,补充完善动物对应的行为模式实验。另外,行为学实验应监测动物生理指标(体重、心率等),维持动物健康状态,避免因疾病造成动物行为异常。

如果您也对动物实验感兴趣,欢迎关注和推荐关注VX公众号:bioviewer,专注于动物神经科学与行为学的实验知识的方法传播与分享交流,您可以推荐给您身边的朋友、同学以及老师,我们会定期更新您需要的相关实验方法的视频和文章,希望能对大家带来帮助!

 

联系人
在线客服
用心服务 成就你我