小鼠饥饿处理与量化实验方法详解

小鼠饥饿处理与量化实验方法详解

在生命科学研究中，小鼠饥饿处理是一个常见的实验操作。本文将详细介绍如何进行小鼠饥饿处理与量化实验，包括实验设计、行为实验装置以及昼夜节律对本能防御性行为的影响。

实验设计

动物准备

以C57 8周龄成年雄性小鼠作为实验对象。每5只同性同龄同批次小鼠分为一笼群居饲养，配备符合SPF级条件的笼具垫料，饲料，饮用水。在三天检疫期内无异常后转移至饲养间饲养，昼夜节律为12小时开灯12小时关灯。在饲养间饲养适应一周后开始正式实验。

实验分组

实验分为三组：

1. 正常进食组
2. 食物剥夺24ｈ组
3. 食物剥夺48ｈ组

实验过程

1. 行为实验前期，正常进食组与食物剥夺24ｈ组在行为实验开始前24小时，食物剥夺48ｈ组在行为实验开始前48小时，分别进行体重秤量记录。
2. 行为实验正式开始前，将不同组进行不同处理的小鼠进行第二次称重并记录。
3. 行为实验结束后，将不同组进行不同处理的小鼠进行第三次称重并记录，并给行为结束后的小鼠恢复食物。
4. 恢复进食30分钟后，将不同组进行不同处理的小鼠进行第四次称重并记录。

图1：饥饿量化处理流程图

行为实验装置

行为学装置包括四部分：箱体上方视觉刺激屏，红外检测运动轨迹装置，小鼠活动区域，信号处理工作站。视觉刺激屏与红外检测装置同时与信号工作站连接，红外检测装置通过红外射线发放自动检测小鼠位置信息，将红外信号处理可视化通过程序依据动物运动轨迹控制视觉刺激的自动发放。小鼠活动区域，整个装置分为安全区、觅食活动区两个部分。为了避免小鼠逃到角落里，将觅食区域设计成圆形，使逃避样行为的小鼠都回到安全区。

图2：行为学装置示意图

Flight范式

在flight范式中分为觅食区域和安全区域，小鼠在环境中适应一段时间后会对狭小黑暗无明确危险来源的区域当作是安全区，同时也会对环境中宽敞的区域进行探索，当小鼠进入觅食区域的中间触发进行探索，将会触发头顶正上方来自视野上方的扩大黑色阴影圆盘的视觉刺激，此时小鼠将触发快速逃跑回安全区的行为。

Freeze范式

在freeze范式中与flight范式相比减少了安全区域，也就是当小鼠进入这个环境之后没有一个相对安全的躲避区。当小鼠在圆形的觅食区域自由探索适应后，同样是进入中间区域后将会触发头顶正上方来自视野上方的扩大黑色阴影圆盘的视觉刺激，在没有安全区躲避的条件下，此时小鼠将会出现冻结样防御性行为，表现为身体持续性僵直，数秒钟后恢复运动。

昼夜节律影响本能防御性行为

饥饿作为一种机体的生理变化，受到昼夜节律变化的影响。小鼠以昼夜节律为12小时开灯12小时关灯饲养，而根据小鼠活动的习性作者发现小鼠昼伏夜出，白天主要是他们进入睡眠的时间段，而晚上开始活动量增大。在第一个实验中进行饥饿处理是从下午两点之后拿走食物并且进行行为测试。为了探究是否存在昼夜节律的变化也对小鼠本能防御行为产生影响，因此作者又做了另一个实验在晚上熄灯之后进行饥饿处理与行为测试。

实验过程：在每天下午7点进行饥饿处理食物剥夺，进行不同饥饿处理的三组小鼠在第三天进行行为测试，行为测试同样也是在下午7点以后。

饥饿处理后的量化评估

实验分为三组，正常进食组（Ctrl），食物剥夺一天组（FDld），食物剥夺2天组（FD2d），进行饥饿处理一天后小鼠的体重下降到原有的89％，而饥饿两天组下降到原始体重的百分之85％，并且对照组与饥饿处理组之间都存在着显著性差异，因此剥夺食物对小鼠的体重有十分显著的改变。经过三组小鼠在行为测试结束后恢复食物的供给，测试在半个小时内的每组小鼠的进食量，饥饿处理的小鼠进食量达到0.2g以上，与对照组存在显著性差异，饥饿一天和饥饿两天的进食量虽然没有差异但从趋势来看，饥饿程度越高的小鼠进食量越大。因此二十四小时的食物剥夺能够有效的达到饥饿状态。

图3：饥饿处理的量化评估

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