動物行為是動物表達心理和生理的肢體語言，也是動物自身綜合機能的體現(xiàn)；曠場中大小鼠不同行為的分析廣泛應用于衡量生物學,神經科學,藥理學和遺傳學等領域的實驗效果。曠場實驗是評估嚙齒類動物自發(fā)活動、焦慮狀態(tài)及探索行為的經典行為學方法，基于其對新環(huán)境的“趨避性沖突”（既畏懼空曠又渴望探索）設計。

曠場實驗裝置構成

1. 曠場箱體：通常為正方形或長方形，邊長或長寬一般在 60 - 100 厘米，高度約 30 - 40 厘米，以防止大小鼠跳出。箱體材質多選用透明有機玻璃，便于實驗人員從各個角度觀察動物行為，同時保證箱體光滑無突出物，避免對動物造成傷害。
2. 底部區(qū)域劃分：曠場底部可借助軟件或畫線的方式劃分為多個大小相等的小方格，一般劃分為 16 或 25 個小方格，用于定量分析動物在曠場中的活動范圍和位置偏好。
3. 照明與環(huán)境控制：實驗環(huán)境需保持安靜，光線均勻且柔和，一般照度控制在 100 - 300 勒克斯，避免過強或過暗的光線對動物行為產生干擾。同時，控制實驗環(huán)境的溫度在 22 - 25℃，濕度在 40% - 60%，為動物創(chuàng)造一個相對穩(wěn)定舒適的環(huán)境。
4. 視頻采集系統(tǒng)：在曠場正上方安裝高清攝像頭，能夠清晰地記錄動物在整個實驗過程中的活動情況，包括移動軌跡、停留時間、探索行為等。攝像頭與計算機相連，通過視頻采集軟件將視頻信號傳輸到計算機中進行存儲，以便后續(xù)分析。

具體實驗流程

• 實驗前準備
• 動物適應：在實驗前，將大小鼠放置在實驗環(huán)境中適應一段時間，一般為 30 - 60 分鐘，以減少因新環(huán)境帶來的應激反應。同時，讓動物在曠場箱體附近自由活動幾分鐘，熟悉周圍環(huán)境。
• 標記動物：為了便于區(qū)分和記錄不同動物的行為數據，可使用動物標記筆或微型芯片對動物進行標記。
• 清潔曠場：清潔曠場箱體，除可能存在的氣味和污染物，避免不同動物之間的氣味干擾影響實驗結果。清潔后，讓曠場自然晾干。
• 實驗操作
• 放入動物：將動物從曠場中心區(qū)域輕輕放入，確保其面向任意方向，避免因初始方向的選擇偏差影響實驗結果。同時，立即啟動視頻采集系統(tǒng)，開始記錄動物的活動情況。
• 實驗時間：一般實驗時間為 5 - 10 分鐘，在這段時間內，動物會表現(xiàn)出對新環(huán)境的探索、焦慮等行為。實驗時間過短可能無法充分觀察動物的行為表現(xiàn)，時間過長則可能導致動物疲勞，影響行為數據的準確性。
• 實驗后處理：實驗結束后，將動物放回飼養(yǎng)籠，再次清潔曠場箱體，為下一次實驗做好準備。

行為分析指標

• 自發(fā)活動能力指標
• 總運動距離：指動物在曠場中移動的總長度，通過視頻分析軟件可以準確計算動物的運動軌跡長度。總運動距離越長，說明動物的活動能力越強。
• 運動速度：即動物在單位時間內的運動距離，可反映動物的活動水平和興奮程度。運動速度較快表明動物較為活躍，而運動速度緩慢則可能表示動物活動能力較弱或處于焦慮狀態(tài)。
• 進入方格數：動物在曠場底部進入的小方格數量，進入方格數越多，說明動物的活動范圍越廣，探索行為越積極。
• 焦慮狀態(tài)指標
• 中間區(qū)域停留時間：曠場中心區(qū)域相對空曠，動物在中間區(qū)域停留的時間可以反映其焦慮程度。一般來說，焦慮的動物會傾向于停留在曠場邊緣區(qū)域，而較少進入中間區(qū)域，因此中間區(qū)域停留時間越短，說明動物的焦慮程度越高。
• 中間區(qū)域進入次數：動物進入曠場中間區(qū)域的次數也是評估焦慮狀態(tài)的重要指標。進入中間區(qū)域的次數越少，表明動物對空曠環(huán)境的恐懼越強，焦慮程度越高。
• 修飾行為次數：修飾行為是指動物用舌頭舔舐、梳理自己的毛發(fā)等行為。在焦慮狀態(tài)下，動物的修飾行為次數可能會增加，因此修飾行為次數也可以作為評估焦慮程度的一個參考指標。
• 探索行為指標
• 直立次數：動物用后肢站立，前肢抬起探索周圍環(huán)境的行為稱為直立行為。直立次數越多，說明動物的探索欲望越強，對周圍環(huán)境的好奇心越重。
• 理毛行為持續(xù)時間：理毛行為除了與焦慮狀態(tài)有關外，也在程度上反映動物的探索行為。動物在探索環(huán)境后，可能會通過理毛來整理自己的身體，理毛行為持續(xù)時間較長可能表示動物進行了較多的探索活動。

各領域應用示例

1. 生物學領域：研究不同物種或不同品系大小鼠的基本行為特征和生物學差異。例如，比較近交系小鼠和遠交系小鼠在曠場實驗中的自發(fā)活動能力、焦慮狀態(tài)和探索行為，了解遺傳因素對動物行為的影響。
2. 神經科學領域：探究大腦神經回路和神經遞質在動物行為調控中的作用。例如，通過藥品干預或基因編輯技術改變動物大腦中特定的神經遞質的水平，觀察其在曠場實驗中的行為變化，揭示神經遞質與行為之間的關系。如研究發(fā)現(xiàn)，增加多巴胺的釋放可以提高動物的自發(fā)活動能力和探索行為，而降低血清素水平可能導致動物焦慮程度增加。
3. 藥理學領域：評估藥品的效果，特別是對神經系統(tǒng)有影響的藥品。例如，在開發(fā)抗焦慮藥時，利用曠場實驗觀察藥品對動物焦慮狀態(tài)的作用，篩選出具有潛在抗焦慮作用的藥，并確定其劑量和作用機制。
4. 遺傳學領域：研究基因突變對動物行為的影響，為揭示遺傳因素在行為發(fā)生和發(fā)展中的作用提供實驗依據。例如，通過構建特定基因突變的小鼠模型，觀察其在曠場實驗中的行為表現(xiàn)與野生型小鼠的差異，分析基因與行為之間的關系。

與其他實驗對比優(yōu)勢

1. 與高架十字迷宮實驗相比：高架十字迷宮主要利用動物對高處和開放空間的恐懼來評估其焦慮狀態(tài)，而曠場實驗基于動物對新環(huán)境的“趨避性沖突”設計，不僅能評估焦慮狀態(tài)，還能全面評估動物的自發(fā)活動能力和探索行為，提供更豐富的行為信息。
2. 與八臂迷宮、Y 迷宮實驗相比：八臂迷宮和 Y 迷宮主要用于評估動物的空間學習與記憶能力，而曠場實驗側重于動物的自發(fā)活動、焦慮和探索行為，實驗操作相對簡單，對實驗環(huán)境和設備的要求較低，更適合大規(guī)模篩選實驗和初步研究。