动物行为实验指南丨浅析啮齿动物Looming行为范式

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looming范式是一种在心理学和神经科学研究中常用的实验方法，它通过模拟捕食者从上方快速逼近的场景来诱发实验动物（如小鼠）产生本能的防御反应，如僵直（freezing）或逃跑（flight）行为。这种范式可以帮助研究者探索大脑中负责处理视觉威胁信号的神经机制，以及这些信号如何影响动物的行为和情绪反应。此外，looming范式还可以与其他技术结合使用，如光遗传学和药物遗传学，来精确操控特定的神经环路，从而揭示这些环路在防御行为中的作用。looming范式不仅在基础研究中有广泛应用，也为理解人类情感和恐惧反应提供了重要的模型。

looming范式在恐惧行为中应用：

恐惧记忆的形成：首先，通过将特定的视觉刺激（如逼近的黑色圆盘）与不愉快的刺激（如电击）配对，使小鼠学会将视觉刺激作为潜在威胁的信号。这个过程称为条件性恐惧记忆的获得阶段。

恐惧记忆的提取：在记忆再巩固的时间窗口内，通过呈现相同的视觉刺激但不伴随电击，来激活已经巩固的恐惧记忆。这个过程称为记忆的提取阶段。

恐惧记忆的干预：在记忆被提取并处于不稳定状态时，通过行为或药物干预来破坏记忆的再巩固过程。例如，可以在记忆提取后立即进行消退训练，即重复呈现条件性刺激而不伴随电击，以此来减少或消除小鼠对原始刺激的恐惧反应。

恐惧记忆的测试：在干预后，通过再次呈现条件性刺激来测试小鼠的恐惧记忆是否被成功消退。如果小鼠对刺激的反应减少或消失，说明恐惧记忆已经被干预。

恐惧记忆的复发测试：在一段时间后，再次测试小鼠对原始刺激的反应，以评估恐惧记忆是否复发。如果恐惧记忆没有复发，说明干预措施有效。

looming范式步骤：

在looming范式中，通常使用一个逐渐扩大的黑色圆盘作为视觉刺激，模拟天敌的逼近。这个刺激可以在不同的视觉角度、速度和时间尺度上进行调整，以探究不同参数对动物防御行为的影响。通过改变逼近刺激的灰度值和光刺激频率，可以观察到小鼠在不同强度的危险刺激下的防御反应差异。

looming测试在一个封闭的箱子（40×40×30厘米）中进行，箱子的一角设有一个避难所。为了进行逼近刺激，在天花板上放置了一个液晶显示器，用来展示多个逼近刺激，这是一个从2°视角扩展到20°视角的黑色圆盘，过程持续0.5秒。扩展的圆盘刺激在短暂间隔后重复进行，每次间隔0.066秒，总共重复20次。在测试前一天，小鼠在looming箱中适应了10-15分钟。在looming测试期间，小鼠首先被允许自由探索3-5分钟。将所有速度以相对于基线平均速度的百分比形式呈现。“基线”被定义为逼近刺激开始前50秒的时间段。基线期间的平均速度被设定为100%。

Fig1 looming行为范式示意图

looming范式实验中小鼠的行为反应：

1. 僵直行为：小鼠在感知到逼近刺激时，可能会表现出僵直行为，即暂时停止移动，以避免被捕食者发现。这种行为可以看作是一种防御策略，旨在减少被捕食者注意的可能性。

2. 逃跑行为：当逼近刺激的强度增加时，小鼠可能会表现出逃跑行为，即迅速离开感知到威胁的区域，寻找安全的地方。逃跑行为是小鼠对威胁的直接反应，通常在感知到较高强度的逼近刺激时发生。

3. 自由运动：在没有感知到威胁或在适应了实验环境后，小鼠可能会继续自由探索和运动。这种状态表明小鼠没有受到逼近刺激的影响，或者已经适应了刺激。

4. 回窝行为：在某些实验设置中，小鼠可能会表现出回窝行为，即返回到实验环境中提供的避难所或巢穴。这种行为可能是小鼠对逼近刺激的一种安全反应，旨在寻找保护。

5. 踱步和直立：在某些情况下，小鼠可能会表现出踱步和直立等行为，这可能是它们在评估威胁并准备采取行动的方式。

这些行为反应可以通过视频监控系统进行实时记录和分析，以评估小鼠对逼近刺激的反应和防御行为。可以通过改变逼近刺激的参数（如大小、速度和时间）来探究不同刺激条件下小鼠的行为变化。

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文献引用：

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