三室社交范式是基于小鼠天生喜群居、对新物件具有探索倾向的特性而开发的一种广泛使用的范式,用于量化啮齿动物的普遍社交性和社会新颖性。社会行为和社会认可的破坏是许多神经精神疾病(如精神分裂症、双相情感障碍)的特征,也是神经发育障碍(如自闭症)的明显症状。
该装置允许评估社会行为的不同方面,有社交能力(sociability)——陌生社会个体与空腔室的选择、社交新奇(social novelty)——相对熟悉个体与陌生个体的选择和社交记忆(social memory)——识别已社交的个体作为熟悉个体等。

实验应用
是专用于啮齿类动物社交行为能力评估的装置;最常见应用于ASD(自闭症谱系障碍)转基因小鼠模型中社交缺陷的表型分析,以及评估治疗策略的有效性,广泛应用于药理学、毒理学、神经生物学、心理学等研究领域。
实验装置
01
基础配置
三腔社交箱整体为一个矩形地面的箱子(小鼠:60 x 40 x 30cm,40x 20 x 22cm等,尺寸可定制;大鼠根据体型选择尺寸较大的箱体。),顶面即观察面为开放式。箱体内部被分隔板划分为三个均匀腔室,隔板通常为透明玻璃树脂板。相邻腔室之间有可移动门 ,供实验动物穿过。
箱体整体可用医用有机板、不锈钢等材料制作,墙壁可以是透明的或不透明的。



两侧室根据实验需求可配置实验专属限位笼,目前常见有三种形状,圆柱体、倒置杯形、长方体箱式,一般尺寸为7cm~10cm(边长/直径) x 20cm(高)左右,应保证社会刺激小鼠在笼内能自由转动身体,并且侧面腔室在除去限位笼的空间能供实验小鼠自由探索;限位笼侧表面的围墙由一根根杆组成,杆之间间隙约为1cm,不至于让动物伸出身体,但足以让两只动物进行互动和嗅探。



02
智能化配置
符合箱体尺寸的支架,可以在箱体上方固定相机。相机为高清相机,黑白/彩色,支持对实验画面采集或录像。根据环境情况配置光源。
配置自动门,可用电脑控制门的开闭。

03
个性化配置
两侧室的接触地面可根据需要改为不锈钢杆格栅或多孔不锈钢地板,墙壁也可增加多种视觉提示。

实验设计
一
实验前准备
动物:
(1)陌生鼠训练
(2)受试小鼠标记。
在尾巴或皮毛上使用深色钢笔标记、爪子纹身、打耳孔、耳标或皮下应答器,提前标记受试者小鼠以进行识别。
(3)测试前适应。
提前将动物移送入行为学实验室,远离三箱放置。放置处光强为 10 lx 左右,让测试小鼠适应新环境至少30分钟。
将陌生鼠移入其他房间,房间的光照条件、温度与行为学测试房间一致。等待实验开始,适应 至少30 分钟。
环境:
房间整体环境尽量减少视觉、嗅觉和听觉线索。
调整照明。尽量使箱内光线均匀,三箱两侧中心位置的光强为 30~40 lx,两侧室的读数差值小于 2 lx。确保三箱底部没有反光及阴影。
设置房间温度 21~23℃,湿度(50±20)%及噪声70 dB以下。
箱体环境左右保持对称平衡,避免环境差异带来的实验动物对左右腔室的偏好性。
设备:
用蘸有 70%乙醇和水的纸巾彻底擦拭三箱、笼,再用水擦拭,后用纸巾擦干,最后在测试前进行风干。
用记号笔标记笼的位置,以防后续实验中三箱及笼的位置发生变化。限位笼一般放置于正对门口的位置,基本位于侧室中心;也可以放置于侧室角落,但需保持箱体沿短中轴线对称或整体呈中心对称,以此来尽可能减小两侧室的差异性。
固定并连接高清相机,调整角度,使画面正好覆盖箱体;调节亮度及对比度等,使画面清晰。连接自动门、电击装置等部件至电脑端,使用轨迹追踪系统进行动物活动轨迹的追踪记录及各项刺激的控制。
软件:
a.填写动物及实验基本信息。
b.绘制比例尺,以将画面数据等比例转换成真实数据。
c.划分观察区及分析区。主要分析区有三个腔室、金属限位笼所在区域。
d.设置阈值。输入阈值距离,便于系统计算是实验鼠否进入社交状态。一般为限位笼外3~5cm。
二
实验步骤
动物行为学实验一般在 9:00-17:00 进行,时间太早或太晚都会影响动物节律。
社交能力测试
{ 2阶段SE方法 }
1. 第一阶段,习惯阶段(10分钟)
在左、右两箱中放置空笼子,让受试小鼠自由活动,检测受试小鼠是否对某个空笼子有偏好。
(1)三箱中不放笼,将中间箱两侧的门关闭。
(2)随机抓取饲养笼中的一只受试鼠,轻放入空鼠笼或其它运输工具,运送到三箱位置,并轻轻将动物放入中间箱,脸朝向上/下的无门墙壁,全程不暴力抓取实验鼠。
(3)实验人员离开测试区域,并开始计时 5 分钟。

(4)5 分钟后,将中间箱左、右两侧门打开,让受试动物自由穿梭于左、右两箱之间 5 分钟。

(5)分析 5 分钟内动物在左、右两箱的活动时间,若在两箱的活动时间差超过 50 秒,则轻轻将动物驱赶入中间箱,重新进行(4)步骤;若差异依然超过 50 秒,则淘汰该动物。
(6)实验动物在社交箱内熟悉完成后,放回饲养笼中休息5分钟。期间对社交箱进行清洁工作。
2.第二阶段(15分钟)
在一侧放置空笼子,另一侧放置一只同种陌生小鼠(Stranger1,S1),检测受试小鼠对陌生小鼠的偏好是否优于另外一侧空笼子。
(1)实验开始前,将小鼠放在行为学实验室适应半个小时。
(2)用透明的玻璃树脂板将三个箱子隔开,并将测试小鼠放进中间的箱里适应 5 分钟。
(3)将 S1 随机放进左侧或右侧的笼里,另外一侧的笼空着。
(4)去掉隔开箱子的玻璃树脂板,使测试小鼠可以在三个箱子中自由活动 10 分钟。

(5)拍摄并记录相关参数,包括测试鼠与 S1 或空笼之间的直接接触的次数和持续时间(金属笼周围 3~5cm 定义为接触范围),以及受试鼠进入每个箱子的次数和持续时间(当小鼠的头和四爪都进入一个箱子就认为它处在那个箱子中)。
(6)将实验鼠送回饲养笼,休息5分钟,期间用酒精与水彻底擦拭三箱及金属笼,待三箱干燥后进行下只动物的实验。
{ 3期S-NS方法 }
首先,在左右两个侧室各放置一个空笼子,打开隔门,让实验鼠自由活动10分钟,以减少这些物体的新颖性(习惯期)。活动结束送回饲养笼休息5分钟,期间对装置进行清洁工作。

接下来,将两个相同的物体(纸球)放入笼子中,以使动物熟悉笼子中包含的物体的存在,计时10分钟,待动物在三个腔室内活动完毕后送回饲养笼休息并清洁装置。

最后,在一个笼子下引入社会刺激(年龄和性别匹配的野生型小鼠),并在另一个笼子下放置新颖的非社会刺激(木块)(测试阶段)。记录与任一刺激互动所花费的时间量,以评估动物对社会刺激而不是非社会刺激的偏好水平。活动时间共计10分钟,结束后送回饲养笼并清洁装置。

社交记忆与社交新奇测试
向上述实验中空着的笼子中放入同种陌生小鼠(Stranger2,S2),原先放置S1的笼子中仍然放置S1。将实验鼠放置于中间的起始腔室,打开双侧的移动门,然后记录 10 分钟,观察受试鼠与 S1 和 S2之间相互接触的时间和次数。因为受试小鼠已经探究过 S1,如其仍然能辨识 S1(社交再识别/社交记忆),就会对未探究过的 S2 探究得更多(社交新奇)。

三
评价指标
测试鼠与空笼或S1或S2之间的直接接触的次数和持续时间(金属笼周围 3~5cm 定义为接触范围)。
受试鼠进入每个腔室的次数、持续时间和总路程(当小鼠的头和四爪都进入一个箱子就认为它处在那个腔室中)。
社交能力:社交指数[社交时间/(社交时间+探索时间)x100%],以及动物运动的总距离。
社会偏好指数ISP = (TS-TNS)/(TS+TNS);TS为社会刺激接触时间,TNS为非社会刺激的接触时间。
各腔室进入前的潜伏期及总路程。
单次最长连续接触时间。
四
注意事项
(1)交配和单笼饲养经历会明显影响社交测试结果。因此,一般应使用未交配过且多只同笼饲养的动物。
(2)每只动物实验结束后应进行环境清理,尽可能去除上一只动物的气味。
(3)社交实验在不同动物间会有很大差异,建议每组使用约 10 只动物。
(4)视频软件追踪过程中,建议开启三点识别。追踪头部轨迹,以头部嗅探为社会交互的标志。
(5)无论何时,都要耐心、轻柔地将动物驱赶入中间箱,不能提起动物尾部或强迫动物。
(6)陌生鼠的数量尽量保持在5只以内,以免影响结果的准确性。
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