癲癇不僅僅是癲癇發(fā)作，許多兒童期發(fā)作的遺傳性癲癇也會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)障礙和神經(jīng)行為障礙。為了研究如此復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)特征，標(biāo)準(zhǔn)的短期測(cè)試可能不夠。這就是長(zhǎng)期家籠分析可以幫助的地方，這種方法在癲癇研究中相對(duì)較新且不常見(jiàn)。來(lái)自貝勒醫(yī)學(xué)院（得克薩斯州休斯頓）的科學(xué)家利用這一點(diǎn)研究了Stargazer癲癇小鼠模型。

Stargazer突變小鼠的Cacng2基因受到遺傳干擾，因此適合用于精確遺傳治療的研究。這種基因紊亂會(huì)導(dǎo)致行走和平衡問(wèn)題，以及失神性尖峰波癲癇發(fā)作。

一系列測(cè)試vs家籠測(cè)試

為了監(jiān)測(cè)小鼠的行為以及對(duì)特定物體和環(huán)境變化的反應(yīng)，研究人員決定采用長(zhǎng)時(shí)間視頻分析和家籠進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

小鼠的行為或多或少會(huì)被持續(xù)跟蹤，而不是通過(guò)連續(xù)的測(cè)試，如曠場(chǎng)測(cè)試、高架十字迷宮等。相比之下，這些經(jīng)典的簡(jiǎn)短測(cè)試更像是快照。越來(lái)越多的科學(xué)家相信，在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)者干擾的家籠中實(shí)驗(yàn)，對(duì)自發(fā)、自然和自我激勵(lì)行為的持續(xù)分析能提供更可靠的結(jié)果。

行為特征分析

施爾默和她的同事們希望研究 Stargazer 突變小鼠行為影響的嚴(yán)重程度和范圍，他們的目標(biāo)是提供行為特征描述。

行為表型

在這項(xiàng)研究中，研究人員進(jìn)行了各種家籠測(cè)試。此外，六只突變小鼠接受了腦電圖植入，以便在測(cè)試過(guò)程中測(cè)量尖峰癲癇發(fā)作。

適應(yīng)家籠

在第一次實(shí)驗(yàn)中，小鼠有兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間來(lái)適應(yīng)新環(huán)境，即鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀測(cè)箱(PhenoTyper)。我們使用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)對(duì)集成攝像頭拍攝的視頻進(jìn)行了分析。通過(guò)該程序，可以對(duì)小鼠在觀測(cè)箱中的位置、在每個(gè)位置停留的時(shí)間、移動(dòng)和速度進(jìn)行視頻跟蹤。40 秒或更長(zhǎng)時(shí)間的靜止不動(dòng)被視為 "睡眠"。

監(jiān)測(cè)飲水和進(jìn)食行為

實(shí)驗(yàn)期間，動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)自動(dòng)記錄了舔食兩個(gè)水瓶（第二個(gè)水瓶裝有蔗糖水）的次數(shù)和進(jìn)入喂食區(qū)的次數(shù)。

過(guò)度活動(dòng)行為

突變小鼠在富集的新籠子里表現(xiàn)得異常活躍，反復(fù)繞圈子并避開(kāi)新物體。由于步態(tài)共濟(jì)失調(diào)和尖波癲癇實(shí)際上可能會(huì)限制小鼠的運(yùn)動(dòng)，因此這種多動(dòng)行為有些出乎意料。

家籠行為基線記錄

習(xí)慣化后，連續(xù)兩天在 14 點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行兩次基線記錄，每次長(zhǎng)達(dá) 23 小時(shí)。

在夜間，突變型小鼠比野生型小鼠更加活躍。此外，它們的睡眠次數(shù)更多，但睡眠時(shí)間更短，在躲避屋中度過(guò)的時(shí)間更少。造成這種情況的原因尚不清楚。

舔食共濟(jì)失調(diào)和快感缺失

一般來(lái)說(shuō)，突變小鼠舔水瓶的次數(shù)較少，但舔水瓶的時(shí)間較長(zhǎng)。這可能表明舔舐共濟(jì)失調(diào)或感覺(jué)到口渴加劇。突變體小鼠對(duì)蔗糖水的偏好也有所下降，這可能表明它們出現(xiàn)了快感缺失。

燈光和聲音驚嚇測(cè)試

接下來(lái)，研究人員從光點(diǎn)測(cè)試開(kāi)始，即在夜間將籠子里的燈打開(kāi)一小時(shí)。野生型小鼠被嚇了一跳，并表現(xiàn)出活性的突然增加，而突變型小鼠現(xiàn)在確實(shí)表現(xiàn)出了如此強(qiáng)烈的反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行，但使用 60 秒的純音。與野生型小鼠相比，突變型小鼠的驚嚇和躲避反應(yīng)再次減弱，這可能表明小鼠的警惕性降低或漠不關(guān)心，可能是由持續(xù)或累積的癲癇發(fā)作引起的。

其他測(cè)試

在光和聲音測(cè)試后，小鼠在鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀測(cè)箱(PhenoTyper)中又進(jìn)行了幾次實(shí)驗(yàn)，并再次使用動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)進(jìn)行拍攝和分析。

使用跑輪

小鼠有23個(gè)小時(shí)的時(shí)間接觸跑輪。幾乎沒(méi)有任何突變小鼠能夠使用它，而野生型小鼠則經(jīng)常使用跑輪，用于喂食和躲避的時(shí)間較少。突變小鼠幾乎只把時(shí)間花在后兩項(xiàng)活動(dòng)上，而不是跑步上，這可能是由于快感缺失和平衡問(wèn)題。

拆除避難所

躲避屋被移走 2 小時(shí)。突變型小鼠試圖躲到躲避屋的原址，而野生型小鼠則蜷縮在角落里。

換籠

進(jìn)行2小時(shí)的換籠以測(cè)試對(duì)新型籠應(yīng)激的反應(yīng)。突變型小鼠和野生型小鼠沒(méi)有明顯的差異。

癲癇研究和家籠評(píng)估

研究人員利用相對(duì)較新的家籠研究方法，發(fā)現(xiàn)了突變體小鼠與野生型小鼠之間的顯著差異，這些差異是傳統(tǒng)行為測(cè)試無(wú)法發(fā)現(xiàn)的，比如睡眠行為以及對(duì)光和聲音的反應(yīng)的差異。

與經(jīng)典迷宮實(shí)驗(yàn)相比，這種方法可以很好地應(yīng)用于癲癇發(fā)作、運(yùn)動(dòng)異常和神經(jīng)行為障礙的廣泛研究，并基于更大的數(shù)據(jù)集提供可靠的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

Schirmer, C., Abboud, M. A., Lee, S. C., Bass, J. S., Mazumder, A. G., Kamen, J. L., & Krishnan, V. (2022). Home-cage behavior in the Stargazer mutant mouse. Scientific reports, 12(1), 1-8.

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