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【脑声常谈】动物实验云课堂：小鼠超声发声（USVs）行为测试方法总结

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2024-10-16 06:24

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实验目的

小鼠超声发声(ultrasonic vocalizations，USVs) 是指小鼠发出的频率大于20 kHz的声音，通常在特定的社交情景及外部环境刺激下发出。超声波发声被用来定量评估暂时与母亲分离的幼崽的社会交流以及动物动情刺激。为一种无创的、灵敏的、可量化的以及在出生后即可记录的实验指标，小鼠US-Vs被广泛用于社会行为、情感表达以及相关神经系统疾病模型研究中，超声发声是啮齿动物最重要的沟通手段之一。超声波发声成为研究以沟通障碍为特征的病理学的一种宝贵工具，特别是神经发育障碍，如自闭症谱系障碍，神经精神性疾病(如孤独症谱系障碍和精神分裂症等)和某些语言发育障碍性疾病(如语言障碍和口吃等)等多种疾病的研究中。在几种神经发育障碍小鼠模型中发现了超声通讯的改变。超声波发声的相关性已被巩固为小鼠行为分析的有效工具，尤其是在神经发育障碍领域。

将幼崽放置在一个连接有麦克风的聚苯乙烯录音室里。为了记录呼叫，每只幼崽都被单独放入一个附有麦克风的聚苯乙烯泡沫塑料室中。随后使用适当的计算机程序对录音进行分析。该测试可以在几天内重复进行，以观察幼犬交流随年龄的变化。Gould与Morgan在1941年首次报道了大鼠对超声的反应。随后，在社交环境下发出USVs的现象在啮齿类动物中被广泛报道。基于超声的听觉参与很多重要的生理功能和动物行为，包括：种群内的社会交流行为，例如：幼小动物呼唤母亲的照顾、成年雄性的争斗以及雌雄间的求偶等。这些超声发声因频率范围高于捕食者的听觉范围而可以不被天敌所探知，或者抵抗周边环境例如瀑布等的噪音，蝙蝠、海豚等动物可以利用自己发射的超声进行回声定位，实现在黑暗环境猎食和导航。通过超声进行交流的动物，包括小鼠在内，其听觉频率范围远大于人类，甚至能高于100kHz。发声可以描述为扫声、咔哒声、结巴声、口哨声、窥视声等一系列叫声。它们在接触行为中比在单独活动中更频繁地发生。

啮齿动物的通信包括超声波范围内的呼叫，幼鼠在出生后不久就会开始发出超声波发声。这些叫声会引起母犬将幼崽抱回，母犬会舔舐幼崽，并做出蹲伏的行为。实验者可以通过记录和测量叫声的数量、持续时间、频率和幅度来定量评估幼崽的社交交流。

实验材料

受试者：任何可使用的小鼠或大鼠品系，测试可以在两天大的幼崽身上开始。仪器：带有超声波麦克风通过盖子上的一个孔插入。麦克风应放置在受试者上方20厘米处。

软件：Avisoft软件（“剧透”：上海欣软即将推出基于人工智能技术的动物声音行为VisuSound软件，并可将声音数据同步至Visu系列所有行为分析软件。未来，动物行为将可从视觉和发声等多角度同时诠释，敬请期待）

配件：塑料饮水杯，温度计，磅秤

测试设置：小鼠应被饲养在一个12L/12D的光照循环中。被选择的幼崽应该至少包含5只幼崽。小鼠出生的日期应该被称为出生后的第0天。幼犬被记录在pnd2、4、6、8和12上。

测试应在一个非常安静的房间里进行，没有谐波噪音，特别是电子设备产生的嗡嗡声，照明应暗淡。

测试程序

将受试者幼崽放到一个空的笼子里，底部有干净的垫料。没有被测试的幼崽应该留在一个单独的房间里，这样它们的叫声就不会干扰测试。将幼崽放在一个干净的塑料杯中，并将杯子放在聚苯乙烯容器中。紧紧地关上盖子，立即开始用超声发声检测器进行检测，试验时间为5分钟。试验结束后，称量幼崽的体重，测量它的温度，并用所选择的识别系统标记其尾巴。把幼崽放回家笼，在受试者之间清洗杯子防止气味干扰。