動物行為實驗手冊丨小鼠穿梭箱（Shuttle Box）實驗測試方法及注意事項

小鼠穿梭實驗通常指利用穿梭箱（Shuttle Box）進行的行為學測試，主要用于評估嚙齒類動物的主動回避（active avoidance）或被動回避（passive avoidance）學習與記憶能力。

Fig1 小鼠穿梭箱實驗系統

被動回避和主動回避實驗是研究嚙齒類動物基于恐懼的條件性回避學習的常用行為學方法。兩者均通過厭惡刺激（如足底電擊）評估動物的回避行為，但機制不同：被動回避測試動物通過抑制某種本能行為（如進入暗室）來避免傷害的能力，而主動回避則評估動物通過執行特定動作（如在預警信號下穿梭到對側）來逃避或完全避免厭惡刺激的能力。例如，因腦損傷導致學習功能受損的動物，往往難以有效習得這兩種回避行為。因此，這些實驗不僅可用于解析學習與記憶的神經機制，還可用于評估神經系統疾病、藥物干預或治療手段對學習能力的影響。

主動回避穿梭實驗（Active Avoidance）

核心：動物通過主動行為逃避傷害

原理：

在電擊發生前給予預警信號（如聲音或燈光），小鼠需在信號期間逃到對側隔室以完全避免電擊。

裝置

類似穿梭箱，但兩側均可通電且配備信號提示系統（蜂鳴器/燈）。

實驗步驟

條件刺激（CS）：如10秒蜂鳴聲；

非條件刺激（US）：CS結束后若未穿梭，則施加電擊（如0.5 mA，10秒）；

小鼠若在CS期間穿梭至對側，則完全避免電擊（成功回避）；

每日訓練多輪（如30–50次），記錄回避率、逃避潛伏期、錯誤次數等。

主要用于評估聯想學習、執行控制、靈活性；用于精神分裂癥、創傷后應激障礙（PTSD）等模型。

給予10秒的聲光刺激后（條件刺激）；

若小鼠在此期間主動通過通道逃至對側隔室，則記為一次主動回避反應（AAR）；

若小鼠在聲光刺激期間未穿梭，則緊接著施加10秒的足底電刺激（非條件刺激）；

若小鼠在電刺激期間逃至對側，則記為一次被動逃避反應（PER）；

若小鼠在整個20秒（聲光+電刺激）內均未穿梭，則記為一次無反應（NOR）。

上述過程重復進行30次，作為當日的訓練成績。24小時后，在相同條件下再次進行一輪測試（通常也為30次）以評估記憶保持情況，作為測試成績。每只小鼠實驗結束后，均用酒精徹底清潔實驗箱，以消除氣味殘留對后續動物的干擾。

數據分析

• 主動回避次數：CS期間成功穿梭的次數，反映學習能力

• 回避潛伏期：從CS開始到穿梭的時間，越短說明反應越快

• 無反應次數：無穿梭行為的trial數，反映認知障礙程度

• 主動回避率：主動回避次數/總trial數，用于量化學習效果

注意事項

小鼠晝夜節律影響行為，建議每天同一時間段進行；

電擊參數需預實驗優化，避免過度應激或無效刺激；

實驗應在安靜、光線恒定環境下進行；

每次測試后清潔箱體，防止氣味干擾；

結合其他行為實驗（如曠場、高架十字迷宮）排除焦慮或運動能力影響。動物的運動能力變化（如因藥物、疾病或年齡導致的活動性下降）可能干擾逃避或回避反應的表達；

如頻繁跳躍、支撐站立等行為需人工干預或剔除。

總結

穿梭箱實驗具有多項優勢：它能夠有效評估動物在習得等不同記憶階段的表現，有助于深入理解關聯性學習與記憶的神經機制。該實驗無需食物剝奪，操作相對簡便且適用于小鼠和大鼠等多種嚙齒類動物。此外，通過繪制多輪訓練中的回避成功率或反應潛伏期變化曲線，可直觀呈現學習進程的動態發展。

文獻引用：

• Martini E, et al (2008). Design, synthesis and preliminary pharmacological evaluation of new analogues of DM232 (unifiram) and DM235 (sunifiram) as cognition modulators. Bioorg Med Chem, 16(23):10034-42.
  

• Sa?at K, et al (2017). Novel, highly potent and in vivo active inhibitor of GABA transporter subtype 1 with anticonvulsant, anxiolytic, antidepressant and antinociceptive properties. Neuropharmacology, 113(Pt A):331-342.
  

• Cherry, K. (2020, June 4). What is operant conditioning and how does it work? Verywell Mind. Retrieved January 13, 2022, from https://www.verywellmind.com/operant-conditioning-a2-2794863

腦聲小店基于深度科研洞察，專注為動物實驗提供"簡器械·精實驗"解決方案。我們突破高精設備局限，開發手工定制化儀器及配件，通過科研巧思將基礎工具轉化為創新實驗方案。產品涵蓋行為學裝置、操作輔助工具等，使實驗室在保持操作簡效的同時，實現精細化數據采集，助力科研人員以創造性思維發掘簡易儀器的潛在科研價值。