1 前言
人生活在世界中，有各种各样的行为。这些行为构成了我们生活的社会环境。动物也有很多行为，繁殖行为、觅食行为、趋避行为、战斗行为、利他行为等等。动物行为学就是研究动物行为的一门学科。通过学习前人对动物行为学的研究得出的规律，能够以观察、实验的方式了解动物的状态、需求等。作为一门经验性学科，实验方法尤为重要。本文作为0迷宫（zero maze）视频分析系统的文献综述，在阅读了12篇动物行为学分析论文之后选择性提取了包括0迷宫在内的几种常规实验方法，详细做了描述。
2 正文
动物行为学实验主要有学习记忆类、药物成瘾类、抗焦虑抑郁类、抗疲劳类、神经精神类、痛觉测试类共六大类。其中抗焦虑抑郁类又可作为大部分动物行为学实验的前置实验，作为每一组动物的焦虑度的一个评判。当然洞板实验测得的探索性也可以作为一组动物的生理心理指标的。
2.1 学习记忆类
学习记忆类实验要求实验动物与实验员之间已经建立熟识的条件，保证实验员与动物的接触不会对实验动物产生试验中的干扰因素。
2.1.1 Morris 水迷宫
Morris水迷宫在20世纪80年代初就提出，至今仍然作为有效地测量实验动物学习记忆能力的实验。整个实验过程分为隐藏平台获得实验（hidden platform acquisition training）和空间搜索实验（probetrial testing）两部分隐藏平台获得实验：用于测量动物在水迷宫中的学习和记忆能力。实验时间：4天。实验前动物自由游泳2分钟。实验训练每天进行4次，每次60秒，随机从东、南、西、北四个入水点选择一个，将实验动物面壁放入水中，记录实验动物寻找并爬上潜伏平台所需时间即逃避潜伏期（escape latency）。如果实验动物在60秒内未找到平台，由实验者将其引导至平台，逃避潜伏期记为60秒；然后使实验动物在平台上停留20s。每次训练之间和训练完成后，迅速将实验动物洗净擦干，放在热源附近，防止动物体温过低。每只实验动物共计训练16次。计算每天各组4次逃避潜伏期的平均值。
空间搜索实验：用于测量实验动物对平台空间位置的记忆保持能力。第5天撤除平台，任选一个入水点将实验动物放入水中，动物在水中游泳60s，测量以下参数：动物在原平台所在象限和其他各象限的游泳时间；在20%边缘区、40%边缘区和中心区游泳路径的长短，以分析动物搜索策略的异同；平均游泳速度；穿越原平台位置的次数。
2.1.2 穿梭箱
此模型是由两个外形基本相同的箱子组成，两个箱子之间有门连通，供实验动物通过穿梭箱可以进行各种趋避实验，比如足电击，刺鼻气味，事物香味，当一边设置为暗房的时候可以作为避暗实验，从而研究实验动物的学习记忆能力穿梭箱模型完成的主要是两类回避实验主动回避实验和被动回避实验主动回避实验要求实验动物经过训练之后记忆实验信号主动采取措施逃避不利刺激，实验装置为没有明暗区别的两的两个箱子，实验分为记忆获得和记忆保持两个阶段。在记忆获得阶段中首先把实验动物放入其中一个箱子中，待动物适应环境后，先给一个可以察觉的非条件刺激，比如高频率的稳定声音刺激或者闪光灯强光刺激，间隔一段时间后（40~70秒），施加一个不利刺激，比如足底电击，实验动物只有逃避到另一个箱中后方能逃避电击，训练一定次数，如30次。记忆获得实验后的24小时和48小时进行记忆保持实验，实验步骤和记忆获得实验相同，记录动物对声音刺激做出反应和产生逃避行为的延迟时间。主动回避实验主要反应了动物的非陈述记忆的能力。
被动回避实验的思路是要让动物记住某一行为所带来不良的后果，这样动物在下次想进行该行为时就会十分犹豫，避暗实验是利用一边为暗箱的穿梭箱来完成的被动回避实验。在非暗箱的一边施加照明，实验开始时将实验动物放入明亮的箱子中，由于实验动物喜暗怕光的天性，动物进过小门进入暗箱内，反复强化数次。第二天实验和第一天相同，但实验动物进入暗箱后，关闭两箱之间的门，并给予实验动物持续的足底电击数秒，把动物取出休息一段时间后再次强化，数次。第三天实验时把动物放在明箱内，记录动物从明箱进入暗箱的延迟时间。延迟时间越长表明动物的学习记忆能力越好。
除了穿梭箱以外，跳台实验和爬杆实验也是常用的主动回避和被动回避的实验方案。上海欣软公司为本文提及的穿梭箱实验仪器提供了帮助。
2.1.3 洞板实验
洞板试验是基于大鼠喜欢探洞的天性而设计的，它能有效反映大鼠对新环境的探索能力（Kameiet al, 2004; Calamandrei etal,1996）。实验箱分内外两层，外层为隔音用；内层中间有一方形中空塑料柱用以限制动物的部分活动。内层有22只水平方向的光电管。光电管对面设红外线光源。一组光电管距底板40mm用来记录活动量、向前运动等。另一组光电管距底板125cm用以记录动物站立式的探究活动。箱的4个角各有一个光电管，用以记录拐角处的活动。底板下面0.5cm处由光电管记录大鼠的探洞次数和时间试验时间30分钟将实验动物放入洞板装置中同时开始测量记录，每隔两分钟读取一次探洞次数用来做探洞次数—时间曲线图。动物行为学实验方法文献综述洞板实验实际结果中可以看出随着时间推后，探洞频率会降低，如果几天重复再同一装置中测量也能看到总探洞次数之间的显著降低，这就表现实验动物对实验环境已经产生了学习并有一定记忆了。本实验测得的频率降低程度就是实验动物的学习记忆能力.
2.2 神经精神类
2.2.1 旷场实验
将实验动物放置于顶部开口的长方形实验盒内，盒上覆盖玻璃。实验盒底部虚拟划分为若干个大小相同的区域（以被试动物的体型为准），记录实验动物进入各个区域的次数，各个单位时间内的直立次数。
根据动物昼夜节律，进行150分钟的旷场行为实验。实验结束后，将实验动物放回饲养笼休息。次日相同时间（或者预实验测量证明的活跃程度无显著差异的的相同时间），再次重复旷场实验。
旷场实验系统是观察研究实验动物神经精神变化、进入开阔环境后的各种行为，例如动物对新开阔环境的恐惧而主要在周边区域活动，在中央区域活动较少，但动物的探究特性又促使其产生在中央区域活动的动机，也可观察由此而产生的焦虑心理。中枢兴奋药物可以明显增加自主的活动而减少探究行为，一定剂量的抗精神病药物可以减少探究行为而不影响自主活动此外旷场实验还可用于学习记忆分析，通过计算直立—时间曲线图中的直立－时间曲线下的面积（area under curve，AUC），并比较实验AUC下降的百分比来分析实验动物对环境的适应能力。AUC 下降幅度越大，说明实验动物对于环境的记忆越深刻。
2.3 抗焦虑抑郁类
抗焦虑抗抑郁类药物实验最好配合旷场实验以便区别中枢兴奋和抗抑郁效果
2.3.1强迫游泳
当大鼠或小鼠放进一个有限的空间使之游泳，开始时拼命游泳力图逃脱，很快就变成不动状态——仅露出鼻孔保持呼吸，四肢偶尔华东以保持身体不至于沉下去。这是动物放弃逃脱希望的表现，属于行为绝望。大多数抗抑郁药，在急性亚处理的条件下（24小时内2~3次给药），可以有效对抗不动状态，使实验动物游动起来雄性大鼠，体重180-200克，实验前一天单笼饲养。将动物分组为实验组和对照组，实验分为两天进行，第一天单只大鼠放进水中让其游15分钟，取出后在32℃温室烤干，归笼。给药组可以是两次实验前给，也可以只给在第二次实验前。经过24小时后，再次实验记录放入缸中游泳5分钟之内的累加不动状态时间。
2.3.2 高架0迷宫
高架0迷宫是一个有高架十字迷宫发展而来的既传统又新颖的动物行为学系统。高架0迷宫系统是4个相错的封闭开放区间高架环形平台，封闭象限和开放象限区别明显，消除了十字迷宫中间的含糊区域。
首先随机分组同一批实验动物，分为对照组和给药组。实验前先将实验动物置于一敞箱中活动5分钟，然后开始实验，对照组注入生理盐水将实验动物放入闭臂并开始计时，测量的参数为平台边缘探头次数，开臂闭臂的活动时间、路程，进入开臂和闭臂的次数。给药组注入抗焦虑或者抗抑郁药物后测量相同参数比较得出药物的效应此外高架0迷宫也可以直接作为动物生理或者行为学的前置实验，了解这一批动物的焦虑状况。
3 总结
文章提及的行为学实验仪器均由湖南鼠行生物科技有限公司提供。这些实验方法中洞板实验、高架0迷宫（高架十字迷宫）、旷场实验、较常用为动物行为学研究的前置实验，通过这些实验可以很好的了解实验动物各个方面的情况。但是动物学实验时间长注意里要求很高较为枯燥，视频分析系统正在发展，使这些枯燥的工作让计算机自动完成，在使动物生理学实验变得轻松的同时减少系统误差。
动物行为学实验方法专栏1-大(小)鼠Morris水迷宫实验
Morris水迷宫实验是一种强迫实验动物(大鼠、小鼠)游泳，学习寻找隐藏在水中的平台的一种实验，主要用于测试实验动物对空间位置觉和方向觉(空间定位)的学习记忆能力。它广泛应用于学习记忆、阿尔茨海默病、海马和外海马、智力与衰老、新药开发/筛选/评价、药理学、毒理学、预防医学、神经生物学、动物心理学、行为生物学及时辰生物学等多个学科的科学研究和计算机辅助教学(CAI)。
一、实验目的
检测动物的空间记忆和探索能力。
二、实验原理
大(小)鼠虽然天生会游泳，但是它们性喜干燥，厌恶潮湿，同时游泳对于其而言是十分消耗体力的活动，因此它们会本能地寻找水中的休息场所。寻找休息场所的行为涉及一个复杂的记忆过程，包括收集与空间定位有关的视觉信息，再对这些信息进行处理、整理、记忆、加固，然后再取出，目的是能成功地“航行”并且找到隐藏在水中的站台，最终从水中逃脱。
三、实验材料与方法
(一)实验材料
1.实验设备 Morris水迷宫。
2.实验动物及分组
(1)大鼠或小鼠(本实验以大鼠为例)。
(2)根据实验目的将大鼠分组，并将每只大鼠编号。
(3)分笼饲养，自由饮食，动物房温度21～25℃，相对湿度40％～60％，自然光照昼夜节律变化。
(二)实验具体方法
将各组大鼠在正式训练前一天分别放入水中自由游泳2min，使其熟悉水迷宫环境。然后对各组大鼠正式进行Morris水迷宫测试。实验采用航行定位实验和空间探索实验分别测试大鼠的学习能力和记忆能力。
1.定位航行实验共5d 将大鼠从标记的4个入水点依次朝向池壁轻轻放入水中，采集大鼠在2min内寻找到并爬上平台所用的时间(平台在第3象限，平台低于水位2cm左右)，即逃避潜伏期(在站台上稳定10s算找到站台，否则继续记录)。如果大鼠2min内未找到平台，需将其牵引到平台，并停留60s，这时潜伏期记为2min。
2.空间探索实验1d 撤除平台，将大鼠放入水池中，记录大鼠在2min内在平台所放置的目标象限停留时间和穿越平台所在区域的次数。
(三)实验操作中的注意事项
(1)在开始实验前，实验者应与受试动物建立良好的感情，让动物熟悉实验者的身体信息，如气味、相貌等。捕捉动物的动作要温柔，忌讳手抓鼠尾，以免过分刺激动物。鼠的嗅觉很敏感的，在实验过程中应当避免使用较强气味的化妆品或香水。另外。如果大鼠能够看到实验者，在水迷宫实验过程中，实验者要躲藏或者保持固定位置，避免造成大鼠能够看到人体移动。
(2)水池不能太小，站台也不能太大，水池太小或站台太大都会增加大鼠随机上台的概率，出现假阳性结果。目前大鼠水迷宫的直径大多为1.2m或1.6m，本实验所采用的直径是1.6m。
(3)水温对逃避潜伏期影响很大：如果温度过高，大鼠游几次后渐渐适应迷宫环境，就把迷宫当成“浴盆”，在泳池中漂浮不动；如果温度过低，大鼠体温下降很快，体力也会耗散太多，不能坚持很久，就会出现游几次潜伏期突然增大的现象。所以要保证水温在23～25℃。
(4)要保证水迷宫水面上没有光影，主要是避免光线在水面的反射，以免留在水面的光照影子被软件的采集系统混淆为大鼠的影子，影响最终自动分析大鼠中心点。将屋子里的灯都关掉，窗帘都拉上，切断光源。
(5)尽量保证实验室内所有大鼠能够看到的外参在实验过程中都要位置固定。
(6)大鼠训练完成后要用干布擦拭。并用烤炉烤干。
动物行为学实验方法专栏2-穿梭避暗实验
一.穿梭实验
穿梭箱实验系统在学习、记忆实验中较为常用。这里介绍由上海欣软信息科技有限公司自主研发和生产的大小鼠穿梭实验系统。该装置由实验箱和SuperAPAS软件组成。实验箱大小为50cm x 16cm x 18cm。箱底部格栅为可以通电的不锈钢棒，箱底中央部有一高1. 2cm的挡板，将箱底部分隔成左右两侧。实验箱顶部设有纯音刺激、白噪声刺激以及光刺激装置。SuperAPAS软件可连续自动记录动物对电刺激或条件刺激(灯光或/和蜂鸣音)的反应和潜伏期，并将结果自动统计并保存下来。训练时，将大鼠放入箱内任何一侧，20s后开始呈现灯光或(和)蜂鸣音，持续15s，后l0s内同时给以电刺激(100V, 0.2mA, 50Hz, AC)。最初，动物只对电击有反应，即逃至对侧以回避电击。20s后再次出现条件刺激并继之在动物所在侧施以电刺激，迫使动物跳至另一侧……如此来往穿梭。当蜂鸣音或（和）灯光信号呈现时，大鼠立即逃至对侧安全区以躲避电击，即认为出现了条件反应(或称主动回避反应)。每隔天训练一回，每回100次。约训练4-5回后，动物的主动回避反应率可达80%-90 %。此法可同时观察被动和主动回避性反应，并可自动记录和打印出结果。此外，从动物的反应次数也可以了解动物系处于兴奋或抑制状态。
二.避暗实验
大小鼠避暗实验系统，实验装置分明、暗两室。明室大小为l lcm x 3.2cm。暗室较大，大小为17cm x 3 . 2ctn。两室之间有一直径为3cm大小的圆洞。两室底部均铺以铜栅。暗室底部中间位置或中后部的铜栅可以通电，电压强度可由软件自由控制，一般采用40V电压。软件通过摄像机可自动记录潜伏期的时间。
此法系利用鼠类的嗜暗习性而设计的。将小鼠面部背向洞口放入明室，同时启动软件。动物穿过洞口进入暗室受到电击，记录电击次数。取出小鼠，记录每鼠从放入明室至进入暗室遇到电击所需的时间，此即潜伏期。24h后重作测验，记录进入暗室的动物数、潜伏期和5 rnin内的电击次数。
根据大量研究，小鼠平均潜伏期约十几秒。训练期接受一次电击后，记忆的保持可持续1周之久。另有作者在动物进入暗室后，即将洞口关闭，使动物在暗室接受一规定时间和一规定电流强度的电击，然后取出动物。经此电击的动物，记忆的保持更为牢固。
本法优缺点：简便易行。反应箱越多，同时训练的动物数也越多。以潜伏期作为指标，动物间的差异小于跳台法。对记忆过程特别是对记忆再现有较高的敏感性。
动物行为学实验方法专栏3-学习记忆实验之跳台实验
大鼠和小鼠跳台发均常用，在此介绍小鼠跳台的装置、操作过程和观察指标。
实验装置为一长方形反射箱，大小为10cm*10cm*60cm，用黑色塑料板分隔成5间，底部铺以铜栅，间距为0.5cm，可以通电，电压强度由一变压器控制。每间左右角置一高和直径均为4.5cm的平台。
将动物放入反应箱适应环境3min，然后立即通以36v交流电。动物受到电击，其正常反应是跳回平台以躲避伤害性刺激。多数动物可能再次或多次调至铜栅上，受到电击后又迅速跳回平台。如此训练5min，并记录每鼠受到电击的次数和叫错误的次数，一次作为学习成绩。24h后重新做测验，此即记忆保持测验。记录受电击的动物数、第一次跳下平台的潜伏期和3min内的错误次数。
本法优缺点：简便易行，一次可以同时试验5只动物。既可以观察药物对记忆过程的影响，也可以观察对学习的影响。有较高的敏感性，尤适合于初筛药物。缺点是动物的回避性反应差异较大，如需减少差异或少用动物，可对动物进行预选或按学习好坏分档次进行实验。另外，跳台法在电击前施以条件刺激，则可同时观察被动和主动回避性反应。
