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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導(dǎo)致運動障礙和神經(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)準的短期測試可能不夠。這就是長期家籠分析可以幫助的地方，這種方法在癲癇研究中相對較新且不常見。來自貝勒醫(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。這種基因紊亂會導(dǎo)致行走和平衡問題，以及失神性尖峰波癲癇發(fā)作。

一系列測試vs家籠測試

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

小鼠的行為或多或少會被持續(xù)跟蹤，而不是通過連續(xù)的測試，如曠場測試、高架十字迷宮等。相比之下，這些經(jīng)典的簡短測試更像是快照。越來越多的科學(xué)家相信，在沒有實驗者干擾的家籠中實驗，對自發(fā)、自然和自我激勵行為的持續(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

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

適應(yīng)家籠

在第一次實驗中，小鼠有兩個小時的時間來適應(yīng)新環(huán)境，即鼠類家居行為活動觀測箱(PhenoTyper)。我們使用動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)對集成攝像頭拍攝的視頻進行了分析。通過該程序，可以對小鼠在觀測箱中的位置、在每個位置停留的時間、移動和速度進行視頻跟蹤。40 秒或更長時間的靜止不動被視為 "睡眠"。

監(jiān)測飲水和進食行為

實驗期間，動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)自動記錄了舔食兩個水瓶（第二個水瓶裝有蔗糖水）的次數(shù)和進入喂食區(qū)的次數(shù)。

過度活動行為

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

家籠行為基線記錄

習(xí)慣化后，連續(xù)兩天在 14 點開始進行兩次基線記錄，每次長達 23 小時。

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，但睡眠時間更短，在躲避屋中度過的時間更少。造成這種情況的原因尚不清楚。

舔食共濟失調(diào)和快感缺失

一般來說，突變小鼠舔水瓶的次數(shù)較少，但舔水瓶的時間較長。這可能表明舔舐共濟失調(diào)或感覺到口渴加劇。突變體小鼠對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。

燈光和聲音驚嚇測試

接下來，研究人員從光點測試開始，即在夜間將籠子里的燈打開一小時。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)在確實表現(xiàn)出了如此強烈的反應(yīng)。

實驗重復(fù)進行，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。

其他測試

在光和聲音測試后，小鼠在鼠類家居行為活動觀測箱(PhenoTyper)中又進行了幾次實驗，并再次使用動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)進行拍攝和分析。

使用跑輪

小鼠有23個小時的時間接觸跑輪。幾乎沒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間較少。突變小鼠幾乎只把時間花在后兩項活動上，而不是跑步上，這可能是由于快感缺失和平衡問題。

拆除避難所

躲避屋被移走 2 小時。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

進行2小時的換籠以測試對新型籠應(yīng)激的反應(yīng)。突變型小鼠和野生型小鼠沒有明顯的差異。

癲癇研究和家籠評估

研究人員利用相對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)行為測試無法發(fā)現(xiàn)的，比如睡眠行為以及對光和聲音的反應(yīng)的差異。

與經(jīng)典迷宮實驗相比，這種方法可以很好地應(yīng)用于癲癇發(fā)作、運動異常和神經(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

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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