实验简介

明暗箱实验（Light Dark Box Test）是针对啮齿类动物（小鼠、大鼠为主）的经典行为学实验，它由美国心理学家Crawley和Goodwin于1979年首次系统描述，是动物行为学领域中，评估动物焦虑样行为的常用基础实验之一。

实验原理

这个实验的逻辑基于啮齿类动物的两种天然行为倾向的冲突：

۞ 趋暗性本能：啮齿类动物在自然环境中属于被捕食者，黑暗环境更隐蔽，能躲避天敌，因此天生更偏好停留在暗区

۞ 探索本能：动物会对新环境产生探索动机，会主动尝试进入陌生的区域（明区）

当动物处于焦虑状态时，对 “潜在危险” 的敏感度会提升，会更倾向于停留在更安全的暗区，压制探索的本能。

✍ 焦虑水平增加 → 回避动机增强 → 减少在明箱的时间和穿梭次数，增加在暗箱的停留时间。

✍ 焦虑水平降低（如服用抗焦虑药物）→ 探索动机相对增强 → 增加在明箱的探索时间和活动。

实验应用

1、抗焦虑药物筛选与评价：苯二氮䓬类药物（如地西泮）的有效性、新型化合物的抗焦虑潜力；

2、致焦虑效应研究：药物、应激或遗传操作是否会增加动物的焦虑样行为；

3、遗传和行为表型分析：不同品系、性别、年龄或基因变化带来的焦虑水平差异；

4、应激模型的影响评估：如慢性束缚应激、社交挫败等应激；

5、神经机制研究：通过结合脑区特异性给药、光遗传学或化学遗传学等技术，研究特定脑区（如杏仁核、前额叶皮层、海马）和神经递质系统（如GABA、5-HT、CRF）在调节焦虑行为中的作用。

实验前准备

实验动物：

○ 根据研究目的选择合适品系的啮齿动物。注意不同品系、年龄、性别可能存在基线差异。需选择身体健康状况良好的动物。
○ 3-5只/笼，标准饲养笼，自由进食饮水。
○ 提前30-60分钟将实验动物从饲养房间转移至测试房间，保持房间内安静，以适应新环境。

实验环境：

饲养期间为稳定的12：12反向明/暗循环，实验时间选在实验鼠的夜间活动时间段内。

室温恒温22±1摄氏度，湿度（50±20）%。

保持室内安静，控制无关噪声，可添加白噪声。

用酒精擦拭整个实验装置，去除脏污及气味。

光照：使用漫射光源，保证光照均匀性，避免产生阴影区域。明室光照强度控制在200-400lux，暗室光照强度需≤5lux。

实验装置：

○  黑白箱

黑白箱主要分成两个部分，明室和暗室，两者空间比例为1：1或2：1，明室用强光照射，暗室保持低照度模拟黑暗环境。

两室之间有限制性通道供实验动物穿梭，并配有可移动小门，实验前需提前打开。

两室底部均配有废料盒，用于收集小鼠实验过程中产生的尿液和粪便颗粒。

○  实验画面采集：

在电脑端安装行为分析软件（如拉夫海思的TOP-ATP、TOP-BEHAV3D），将摄像机架于两腔室正上方，调整角度和画面参数，保证画面清晰无变形，设置需分析的实验区域、分析区域与探索区域。

实验步骤

测试阶段：

1、提前软件端打开视频录制

2、操作者应轻柔地将小鼠从笼中取出，平稳地将小鼠轻轻地放置于明亮区域的中心点。让小鼠的头/鼻部朝向明亮区域中，远离暗箱通道的那一面墙壁（即背对暗箱入口）。然后迅速松开手并立即盖上明箱的盖门，同时实验者安静离开。软件会在检测到小鼠进入实验区域后自动开始追踪。

3、允许小鼠在两室间自由活动5~10min。

4、测试结束后将小鼠取出，清除装置内的尿液和粪便，并再次用70%酒精清洁装置。

5、软件分析。调整阈值，保证实验主体检测准确，选取需要分析的参数，进行统计与结果输出。

检测指标：

a. 首次进入暗室的潜伏期；

定义：从实验开始到动物第一次完全进入暗箱所需的时间。

解读：潜伏期越短，通常表示动物越焦虑，急于逃离明亮的开放环境。

b. 在明室 / 暗室的停留时间；

定义：在明箱/暗箱区域内停留的总时长（或占总实验时间的百分比）。

解读：这是最核心、最直接的焦虑指标。抗焦虑药物（如地西泮）会显著增加此时间；致焦虑处理或高焦虑品系动物则会显著减少此时间。

c. 在明室内的移动距离；

定义：动物进入明室内后，身体某一关键点（如重心点）移动的总距离。

解读：通常被视为探索行为增强。可能为焦虑降低或活动亢进，需与其他活动性指标结合。

d. 两室间的穿梭次数/进入明箱的次数。

定义：从暗箱穿梭进入明箱的总次数或者两室间来回穿梭的总次数。

解读：反映动物的“探索勇气”或“接近-回避冲突”的反复决策。抗焦虑效果可能表现为穿梭次数增加。

▲ 判定小鼠进入某一腔室的标准为：双前爪均进入腔室内部；若小鼠双前爪退回原腔室，则不计入有效穿梭次数。

e. 站立次数

定义：动物后腿站立，探索垂直空间的次数。可分区（明/暗）统计。

解读：一种探索行为的指标。在明箱的站立次数减少可能反映焦虑增加。

注意事项

1、如测试小鼠群体内有性别区分，需将雄鼠和雌鼠分开测试，优先测试雄鼠。

2、每只动物通常只进行一次测试。熟悉的环境会使探索动机大幅下降。

3、分批次的实验动物需在每天的固定时间点进行实验，操作人员最好固定。

4、每一只动物实验前后均需对设备进行清洁，消除污渍气味。

5、数据分析建议统一软件分析，避免人工误差，保持客观一致性。

总结

明暗箱实验依托啮齿类动物趋暗避明的天然本能搭建实验场景，操作流程简便且无需对实验动物进行预训练，能够快速、直观地反映实验对象的焦虑样行为状态，是抗焦虑药物初步筛选、焦虑相关神经机制探索中十分经典且实用的行为学评估工具，可为后续更深入的情绪调控机制解析、针对性干预方案的开发，提供扎实的行为学实验依据。