利用巴恩斯迷宫和遇险少女范式分析小鼠的空间学习与亲社会行为

该方法有助于回答行为神经科学领域中的关键问题，即基因突变或环境变量是否会影响社会行为或空间记忆的获得与保持。这些技术的主要优势在于，两项研究均可通过极低的经费投入简便地构建完成，且两种实验方案均无需使动物经历极端或应激性刺激。困境中的小鼠（Damsel in Distress）方法可用于探究小鼠的亲社会行为，也可作为其他哺乳动物模型生物共情能力的评估手段。

开始巴恩斯迷宫测试程序之前，使用水和70%乙醇清洁迷宫的所有组件。待组件干燥后，组装迷宫，并为每只小鼠随机分配一个在测试期间使用的目标孔。孔的编号可标记为1至20，标记位置位于迷宫底部或迷宫外围外侧，确保从迷宫内部无法看到。

开始训练测试时，将指定的孔板替换为一个23厘米×11厘米的黑色盒子，并使用橡皮筋和挂钩将盒子牢固地固定在迷宫上。然后，将一只小鼠放置在巴恩斯迷宫中央的杯子下方，使其适应环境30秒。适应期结束后，开始视频记录，并打开光源和超声波噪声发生器。

通过绳索装置抬起杯子，以避免对动物的初始朝向产生干扰，并在观察帘后启动计时器。使用绘有迷宫示意图的纸张记录动物的运动轨迹，并利用该图分析小鼠的搜索策略，同时确定其在目标象限对侧探索的孔洞数量。当小鼠进入目标孔洞时，用一个厚重不透明的文件夹盖住该孔洞，并关闭超声波发声装置。

如果小鼠在五分钟内未进入目标孔，则将其引导至目标孔中。随后，让小鼠在目标箱中安静停留一分钟，期间务必关闭超声波噪音。然后，将小鼠放回其笼中。

当所有小鼠完成测试后，手动回看其录像，追踪小鼠的整体运动轨迹，以确定在找到目标孔之前和之后探索的错误孔数量、从目标孔到首次探索孔之间的孔数，以及任何显著的理毛行为。对于探索行为的“困境中的少女”测试，将一个封闭且为空的应激室置于共情行为检测 arena 的中央，并启动悬置摄像头开始录像。将一只雄性小鼠轻轻放置于 arena 左下角的杯罩下方，持续 30 秒。

然后，通过绳索装置移除杯子，让小鼠自由探索10分钟，记录期间需注意避开视频视野范围。探索期结束后，将小鼠从实验区域转移至暂养笼中静置5分钟，并停止及保存录像记录。进行社交反应性“落难少女”测试时，需轻柔地手动固定一只雌性小鼠，并将其缓缓放入限制装置中。

关闭小鼠后方束缚装置的开口端，确认小鼠无法转身。启动悬置摄像头开始录像，将束缚装置置于旷场中央。让动物适应环境10分钟，期间注意保持自身不在摄像头视野范围内。

然后，将雄性小鼠从暂养区域移回共情实验箱中，持续10秒，随后让该雄性小鼠再自由探索实验箱5分钟，操作过程中需注意避开其视野范围。探索期结束后，停止录制并保存视频文件，将两只小鼠均放回各自的饲养笼中。随后，更换玉米芯垫料，并使用70%乙醇对实验箱和应激室进行彻底消毒。

为分析数据，使用适当的追踪软件打开视频文件，并在屏幕上方放置一张透明纸。用记号笔勾勒出实验区域的方形轮廓，并将该方形区域均分为九个相等的区域。回放视频数据，记录初始探索阶段前五分钟内小鼠穿过的区域数量、在实验区域中心方格内停留的时间、挖掘和理毛行为发生的次数，以及小鼠触碰空置中央束缚箱的次数。

然后，在雄性小鼠重新放入与被困雌性小鼠共处的区域后，立即回顾接下来五分钟的社会反应性测量视频数据，记录与初始探索性测量相同的数据，并额外记录雄性小鼠与被困雌性小鼠鼻对鼻接触的次数。当经过巴恩斯迷宫训练的新生小鼠成年后进行单次长期测试时，注射乙醇的小鼠比注射生理盐水的对照组动物更难记住目标孔的位置。乙醇处理的小鼠还会显著更多地探索与目标孔相对象限中的孔洞，表明其未能记住正确的总体空间位置，并采用环形顺序逐孔搜索的方式直至找到目标孔。

在“受困少女”模型中，老年小鼠比年轻小鼠穿越的方格更多。然而，当存在一只被困雌鼠时，两种年龄的雄性小鼠在探索区域所花费的时间均减少。与单独存在时相比，幼年雄性小鼠在存在被困雌鼠的情况下在区域内挖掘行为的时间更长，提示其对被困雌鼠可能存在焦虑或亲社会行为。

相比之下，成年雄性小鼠接触装有被困雌性小鼠的管子并启动与被困雌性接触的频率显著高于幼年时期。在实施该实验流程时，重要的是要确保各次试验之间以及每次试验内部的条件保持恒定，以避免环境变量对研究结果造成干扰。在初次使用这些行为检测方法后，可对同一批动物在发育过程中的不同时间点进行重复测试，以探究长期记忆以及社会行为可能发生的改变。