Stargazer突变小鼠的家笼行为与癫痫

癫痫不仅仅是癫痫发作，许多儿童期发作的遗传性癫痫也会导致运动障碍和神经行为障碍。为了研究如此复杂的神经系统特征，标准的短期测试可能不够。这就是长期家笼分析可以帮助的地方，这种方法在癫痫研究中相对较新且不常见。来自贝勒医学院（得克萨斯州休斯顿）的科学家利用这一点研究了Stargazer癫痫小鼠模型。

Stargazer突变小鼠的Cacng2基因受到遗传干扰，因此适合用于精确遗传治疗的研究。这种基因紊乱会导致行走和平衡问题，以及失神性尖峰波癫痫发作。

一系列测试vs家笼测试

为了监测小鼠的行为以及对特定物体和环境变化的反应，研究人员决定采用长时间视频分析和家笼进行监测。

小鼠的行为或多或少会被持续跟踪，而不是通过连续的测试，如旷场测试、高架十字迷宫等。相比之下，这些经典的简短测试更像是快照。越来越多的科学家相信，在没有实验者干扰的家笼中实验，对自发、自然和自我激励行为的持续分析能提供更可靠的结果。

行为特征分析

施尔默和她的同事们希望研究 Stargazer 突变小鼠行为影响的严重程度和范围，他们的目标是提供行为特征描述。

行为表型

在这项研究中，研究人员进行了各种家笼测试。此外，六只突变小鼠接受了脑电图植入，以便在测试过程中测量尖峰癫痫发作。

适应家笼

在第一次实验中，小鼠有两个小时的时间来适应新环境，即鼠类家居行为活动观测箱(PhenoTyper)。我们使用动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)对集成摄像头拍摄的视频进行了分析。通过该程序，可以对小鼠在观测箱中的位置、在每个位置停留的时间、移动和速度进行视频跟踪。40 秒或更长时间的静止不动被视为 "睡眠"。

监测饮水和进食行为

实验期间，动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)自动记录了舔食两个水瓶（第二个水瓶装有蔗糖水）的次数和进入喂食区的次数。

过度活动行为

突变小鼠在富集的新笼子里表现得异常活跃，反复绕圈子并避开新物体。由于步态共济失调和尖波癫痫实际上可能会限制小鼠的运动，因此这种多动行为有些出乎意料。

家笼行为基线记录

习惯化后，连续两天在 14 点开始进行两次基线记录，每次长达 23 小时。

在夜间，突变型小鼠比野生型小鼠更加活跃。此外，它们的睡眠次数更多，但睡眠时间更短，在躲避屋中度过的时间更少。造成这种情况的原因尚不清楚。

舔食共济失调和快感缺失

一般来说，突变小鼠舔水瓶的次数较少，但舔水瓶的时间较长。这可能表明舔舐共济失调或感觉到口渴加剧。突变体小鼠对蔗糖水的偏好也有所下降，这可能表明它们出现了快感缺失。

灯光和声音惊吓测试

接下来，研究人员从光点测试开始，即在夜间将笼子里的灯打开一小时。野生型小鼠被吓了一跳，并表现出活性的突然增加，而突变型小鼠现在确实表现出了如此强烈的反应。

实验重复进行，但使用 60 秒的纯音。与野生型小鼠相比，突变型小鼠的惊吓和躲避反应再次减弱，这可能表明小鼠的警惕性降低或漠不关心，可能是由持续或累积的癫痫发作引起的。

其他测试

在光和声音测试后，小鼠在鼠类家居行为活动观测箱(PhenoTyper)中又进行了几次实验，并再次使用动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)进行拍摄和分析。

使用跑轮

小鼠有23个小时的时间接触跑轮。几乎没有任何突变小鼠能够使用它，而野生型小鼠则经常使用跑轮，用于喂食和躲避的时间较少。突变小鼠几乎只把时间花在后两项活动上，而不是跑步上，这可能是由于快感缺失和平衡问题。

拆除避难所

躲避屋被移走 2 小时。突变型小鼠试图躲到躲避屋的原址，而野生型小鼠则蜷缩在角落里。

换笼

进行2小时的换笼以测试对新型笼应激的反应。突变型小鼠和野生型小鼠没有明显的差异。

癫痫研究和家笼评估

研究人员利用相对较新的家笼研究方法，发现了突变体小鼠与野生型小鼠之间的显著差异，这些差异是传统行为测试无法发现的，比如睡眠行为以及对光和声音的反应的差异。

与经典迷宫实验相比，这种方法可以很好地应用于癫痫发作、运动异常和神经行为障碍的广泛研究，并基于更大的数据集提供可靠的结果。

参考文献

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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