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神經(jīng)科學(xué)研究中動物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計需要考慮的幾個問題①
閱讀：2013 發(fā)布時間：2020-11-2摘要：動物行為學(xué)主要側(cè)重于科學(xué)和客觀地研究自然條件下的動物行為，是現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究的重要技術(shù)之一。神經(jīng)科學(xué)研究中動物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計需考慮諸多因素，本文檢索綜述國內(nèi)外文獻(xiàn)，主要探討實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣游镞x擇、動物行為模式選擇、降低實(shí)驗(yàn)動物個體變異及行為學(xué)實(shí)驗(yàn)效度四個重點(diǎn)考慮的問題。
關(guān)鍵詞：神經(jīng)科學(xué)；動物行為學(xué)；模型動物；行為模式；個體變異；效度
動物行為學(xué)（Ethology）主要側(cè)重于科學(xué)和客觀地研究自然條件下的動物行為，研究對象包括動物的溝通行為；情緒表達(dá)；社交行為；學(xué)習(xí)行為；繁殖行為等，是現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究（Neuroscience）的重要技術(shù)之一。人類是唯yi能夠口頭表達(dá)自我認(rèn)知的動物。研究者只有通過難測其他動物的行為，才能了解它們的感覺和認(rèn)知過程。經(jīng)過神經(jīng)科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等科學(xué)家對動物行為學(xué)100多年的研究，已開發(fā)出大量的動物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停煌瑫r，新的針對特種動物行為和神經(jīng)疾病的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)也層出不窮。神經(jīng)科學(xué)研究中動物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計需考慮諸多因素，本文主要探討實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣游铮?span style="font-family:calibri">model organism)選擇、動物行為模式（behavioral paradigm)選擇、降低實(shí)驗(yàn)動物個體變異（individual varability)及行為學(xué)實(shí)驗(yàn)效度（validity)問題。
1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣游镞x擇
與以人類為研究對象的生物醫(yī)學(xué)試驗(yàn)相同，確定開展動物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)和選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣游飼r，首先要考慮倫理學(xué)問題，以大努力降低對動物的危害。行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方案必須經(jīng)由研究機(jī)構(gòu)動物保護(hù)和使用委員會（Institutional Animal Care and Use Committee,IACUC）審查并批準(zhǔn)同意。目前，通用的實(shí)驗(yàn)動物福利指南包括三項(xiàng)內(nèi)容，簡稱“3R”：
（1）替代（Replacement）指盡可能采用計算機(jī)模擬、細(xì)胞培養(yǎng)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)替代動物實(shí)驗(yàn)，采用低等動物替代高等動物（如無脊椎替代脊椎動物、嚙齒類替代靈長類動物等）；
（2）減低（Reduction）指采用少數(shù)量的實(shí)驗(yàn)動物獲取具有統(tǒng)計學(xué)意義研究數(shù)據(jù)，利用一批動物完成多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)；
（3）細(xì)化（Refinement）指周密設(shè)計實(shí)驗(yàn)步驟，全程監(jiān)測并采取措施降低動物痛苦及疼痛。其次，選擇模型動物要重點(diǎn)考慮動物的自然行為能力和研究者設(shè)計的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。行為學(xué)研究動物執(zhí)行特定行為的自然能力：蠕蟲和果蠅是研究感覺、覓食、運(yùn)動神經(jīng)控制等動物與環(huán)境交互作用的模型；果蠅也被用于成癮、學(xué)習(xí)、記憶、生物節(jié)律等研究；大鼠和小鼠可完成更為復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)，可用于研究情緒、學(xué)習(xí)及社會行為等；靈長類動物具備高級智能行為，可完成復(fù)雜決策、面積識別等復(fù)雜行為學(xué)實(shí)驗(yàn)；蝙蝠、蟾蜍、貓頭鷹等動物可用于聽覺、視覺、定位、學(xué)習(xí)及記憶等特殊行為學(xué)實(shí)驗(yàn)。
第三，研究者應(yīng)在整個實(shí)驗(yàn)背景下選擇模型動物。若整個實(shí)驗(yàn)的目的是篩選與動物某一行為相關(guān)的基因，那么模型動物應(yīng)選擇蠕蟲、果蠅、大鼠等易于處理的轉(zhuǎn)基因動物。若實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖怯涗泟游飯?zhí)行特定行為大腦內(nèi)神經(jīng)元活動，模型動物應(yīng)選擇大鼠、靈長類等較大的動物。嚙齒類動物（大鼠、小鼠等 ）因便于完成轉(zhuǎn)基因、分子生物學(xué)和電生理實(shí)驗(yàn)，常被用于動物行為學(xué)實(shí)驗(yàn) 。
2. 動物行為模式選擇
選擇實(shí)施和創(chuàng)新開發(fā)一項(xiàng)動物行為模式實(shí)驗(yàn)都需考慮諸多因素。首先，動物行為模式必須具備便于定量化測量的指標(biāo)。如某研究者希望比較兩組嚙齒類動物飲酒行為的差異，可供定量化測量的指標(biāo)有液體總消耗量、液體消耗速率、動物飲用次數(shù)等。神經(jīng)科學(xué)行為實(shí)驗(yàn)常探討時間因素對動物行為的影響，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析及結(jié)果呈現(xiàn)時應(yīng)將測量時間作為重要因素加以考慮，一般采用重復(fù)測量數(shù)據(jù)分析方法探討時間與干預(yù)間交互作用。再次，研究者必須考慮非預(yù)期原因引起的動物異常形為，尤其是經(jīng)過基因敲除、蛋白表達(dá)修飾、神經(jīng)功能核團(tuán)干預(yù)后的實(shí)驗(yàn)動物。如經(jīng)注射某實(shí)驗(yàn)藥物后的動物比注射生理鹽水動物完成水迷宮實(shí)驗(yàn)時間延長，且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。但此種藥物效應(yīng)可能并非因改變了動物空間定位和記憶能力引起，也可能是改變了動物活動能力，間接地造成水迷宮時間延長。因此，在選定動物行為模式后，研究者應(yīng)針對動物行為差異的其他可能解釋，補(bǔ)充完善動物對應(yīng)的行為模式實(shí)驗(yàn)。另外，行為學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)監(jiān)測動物生理指標(biāo)（體重、心率等），維持動物健康狀態(tài)，避免因疾病造成動物行為異常。
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