《动物模型构建与行为学评估》电子版pdf，网盘发货
《动物模型构建与行为学评估》V1.0共计约540页， 主要围绕生物医学领域中动物实验的核心方法，详细介绍了如何通过构建动物模型来研究疾病机理，并且使用行为学评估手段验证这些模型的有效性。书中的内容适用于研究人员在进行神经科学、药理学、生物医学等领域的实验时，理解和运用动物模型这一重要工具。
在亿万年的进化过程中，动物在缺乏大脑皮层的情况下，依靠先天视觉行为应对核心生存压力，例如昼夜节律、觅食、躲避天敌及种内互动。人类保留了从视网膜到多个皮层下区域的多样的神经连接，这些连接与饥饿、社交焦虑、情绪及性吸引等行为相关。然而，我们对这些通路的神经环路及其对行为的影响所知甚少。社会识别，即区分同类中熟悉和陌生个体的能力，是社会关系的基础，其中包括亲子识别、配偶识别及等级关系识别等。与躲避天敌和识别猎物一样，同类识别也是受自然选择的重要视觉行为，尽管捕食者规避和猎物侦测研究已取得显著进展，但驱动视觉引导的社会行为的刺激机制仍知之甚少。在啮齿类动物中，长期以来人们认为嗅觉是它们的主要感官，视觉在啮齿类的社会行为中的作用研究较少，然而嗅觉信号可能无法提供快速决策所需的精确时空信息，而视觉线索则能做到。因此，小鼠在关键的接近决策中，可能利用视觉补充嗅觉依赖。
小鼠的视网膜与大脑之间有超过50种不同的连接，经典的视网膜到大脑回路影响行为的例子来自“非成像”视觉。内在感光的视网膜神经节细胞（Intrinsically photosensitive retinal ganglion cells, ipRGCs）通过不同的回路控制昼夜节律的光同步、瞳孔光反射，甚至情绪。在近十年中，连接视网膜细胞与成像行为的研究主要由两种实验范式驱动：（1）对头顶“逼近”物体的逃避反应；（2）对蟋蟀或移动蟋蟀状点的捕食。美国西北大学的Zachary F. Jessen和Gregory William Schwartz团队在Current Biology上发表文章Visual identification of conspecifics shapes social behavior in mice，他们设计了一种小鼠的新型行为范式，可以用于揭示驱动社会行为的视觉成分的神经回路。该研究成果未来可能进一步揭示这些回路在自闭症谱系障碍等社交障碍中的变化规律。
图源 Current Biology
为了研究视觉线索在社会行为中的作用，研究团队设计了一个实验平台，将视觉与其他感官隔离开来。该平台包含一个中央环形区域供“实验”小鼠活动，周围有三个独立的隔离室，用于放置刺激物，包括其他小鼠。研究人员使用四个摄像头跟踪小鼠的位置和姿态，并通过麦克风记录其超声波叫声；然后，他们利用DeepLabCut软件追踪了小鼠身体的12个部位，并计算了双眼注视方向、身体位置和鼻子接触窗口的事件。
在适应阶段，首先让小鼠观看空的隔离室，结果显示它们对任何一个窗口都没有偏好。为了确认隔离室能有效隔离声音，研究人员还进行了超声波叫声的记录实验，结果表明隔离室能够有效隔离声音。随后，研究人员通过实验验证了小鼠在光照条件下更倾向于接近同类，而在完全黑暗中这种效果消失，表明视觉在社会识别中起关键作用。研究团队还进一步开展了额外的控制实验，以测试是否有任何听觉或嗅觉线索可能从隔离室中泄漏，结果表明隔离室能够有效隔离这些线索。通过这些实验证明了研究团队发明的这个行为范式平台能有效地隔离视觉线索，并进一步证明小鼠能够仅通过视觉进行社会识别。
图1 行为平台通过移除其他社会信号来探索小鼠的视觉社会行为
图2 该平台将视觉与声音、触摸和气味社交线索隔离开来
在验证了隔离室能够有效隔离视觉与其他感官信息后，研究人员进一步测试了小鼠性别是否会对实验小鼠的行为产生影响。研究人员将24只雄性和24只雌性小鼠分别置于两种不同的性别比例条件下：一种是隔离室中有一只雄性和两只雌性，另一种是有一只雌性和两只雄性。在第一种条件下（一个雄性和两个雌性），发现雌性小鼠花更多时间面对雄性陌生小鼠，而雄性观察小鼠则没有表现出明显的偏好。此外，雌性观察者对雄性小鼠的窗口接触次数更多。在第二种条件下（一个雌性和两个雄性），研究人员发现只有雄性实验小鼠花更多时间接近单独的雄性小鼠，而雌性观察者没有表现出偏好。这些效果在考虑双眼注视区域或整个视野时也类似。这些结果表明，小鼠能够仅通过视觉识别同类的性别，并且这种识别会影响其社会行为。
图3 小鼠仅通过视觉识别另一只小鼠的性别
母鼠的攻击性和幼崽回收行为是高度刻板的防御行为，旨在保护幼崽免受入侵者的威胁，尤其是雄性入侵者。为了研究入侵者的存在及其性别对母鼠幼崽回收行为的影响，研究团队设计了一系列实验，将不同性别的入侵者分别放置在独立的行为实验中，观察母鼠在视觉上识别雄性或雌性入侵者后是否会根据入侵者的接近程度不同地回收幼崽。实验中，每只母鼠及其幼崽和一个来自家笼的窝被放置在平台中央区域，初始阶段门是打开的。经过30分钟的适应期后，母鼠被暂时关在中央区域，同时在刺激室中放置一个雄性陌生鼠、一个雌性陌生鼠或一个新奇物体，其他刺激室保持空置。然后将幼崽均匀分布在外部区域的三个窗口前，记录母鼠被释放到整个区域后回收幼崽的顺序。结果显示，入侵者的性别显著影响了母鼠优先回收的幼崽。当有雄性入侵者时，母鼠倾向于优先回收靠近雄性入侵者的幼崽，而当有雌性入侵者时，对回收顺序没有显著影响。新奇物体的视觉呈现也没有显著影响母鼠的回收顺序。这些发现表明，母鼠的幼崽回收行为受到雄性入侵者这一特定视觉线索的调节，促使它们优先回收靠近潜在威胁的幼崽。为了对比，研究人员还在完全黑暗的条件下重复了该行为实验。结果显示，母鼠在黑暗中不受任何入侵者或新奇物体的影响，行为指标无显著变化。这些实验结果确认了视觉线索在母鼠幼崽回收行为中的关键作用，并为进一步研究视觉在社会行为中的作用奠定了基础。
图4 入侵者的性别会影响母体对幼崽的回收顺序
为了研究小鼠是否能够仅通过视觉识别熟悉的同类，研究人员测量了小鼠（雌性24只，雄性24只）在观察笼友和两个年龄和性别匹配的陌生小鼠时的行为反应。结果表明，小鼠能够仅通过视觉识别其笼友。雄性小鼠会花更多时间靠近笼友而非陌生小鼠；雌雄小鼠都花更多时间注视笼友，且雌性小鼠对笼友窗口的接触次数更多。在伴随实验中，研究人员进一步探究了社会地位对熟悉度识别的影响。低级别动物更关注高级别群体成员的行为和线索，这对于导航社会等级和避免冲突至关重要。他们通过操控熟悉度（笼友与陌生小鼠）和支配地位（支配与从属）变量，测试了小鼠对笼友和陌生小鼠的视觉反应。结果表明，小鼠能够提取并响应支配地位的视觉信号，尽管缺乏与这些特定个体的直接经验；然而，从属小鼠更可能识别其熟悉的支配同伴。
为了探究分离运动线索对识别的影响，研究同意还将刺激小鼠通过镇静剂固定，使其无法移动，在这种仅有静态视觉信息的条件下，实验小鼠不再表现出对笼友的偏好。这些结果表明，小鼠在识别笼友时，运动线索起到了重要作用。
图5 熟悉的老鼠通过与年龄和性别相匹配的陌生人进行比较后被识别出来
摘要图
这项文章揭示了小鼠能够通过视觉识别同类的性别和熟悉度，并且这种识别会显著影响其社会行为。研究发现，雌性小鼠更倾向于接近雄性陌生小鼠，而雄性小鼠则对雄性同类表现出更多兴趣。此外，母鼠在面对雄性入侵者时，会优先回收靠近入侵者的幼崽，表明视觉线索在保护行为中的重要性。未来的研究可以进一步探讨这些视觉识别回路在社会障碍（如自闭症谱系障碍）中的变化。这些发现不仅深化了我们对小鼠社会行为的理解，还为研究视觉在复杂社会互动中的作用提供了新的视角。通过进一步探索这些神经回路，研究人员有望开发出新的干预策略，以改善社会行为障碍患者的生活质量。
原文地址
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(24)01582-3
扫码光顾脑声小店，实验少走弯路