爬杆测试通过量化小鼠转向潜伏期和总完成时间,灵敏评估帕金森病等神经退行性疾病的运动功能障碍,兼具操作简便与非侵入性优势。
一、模型概述
爬杆测试是一种经典的行为学实验方法,主要用于评估啮齿类动物(尤其是小鼠)的运动协调能力及运动功能障碍,其核心原理是通过观察动物从垂直杆顶端下降至底部的动作表现,量化转向潜伏期(Tturn)和总完成时间(Ttotal),从而反映基底神经节、红核脊髓通路等神经系统的功能状态。该测试最初由Ogawa等人开发,用于研究MPTP诱导的帕金森综合征小鼠模型的运动迟缓问题,因其灵敏性高、操作简便且非侵入性,现被广泛应用于神经退行性疾病(如帕金森病、ALS)、药物疗效评估及遗传操作模型的运动功能研究。例如,在帕金森病模型中,爬杆测试可灵敏检测纹状体多巴胺能神经元损失导致的运动启动延迟和前爪无力现象。
二、实验材料与装置
实验材料方面,测试装置通常由直径5–10毫米、高度45–55厘米的垂直杆构成,表面包裹纱布或砂纸以增加摩擦力,顶部安装直径约2.5厘米的木球或橡胶球防止小鼠滞留。杆底座需稳定固定于饲养笼内,利用小鼠回归巢穴的本能提高实验成功率。推荐配备VisuTrack视频跟踪系统,通过自动抓取小鼠重心轨迹减少人工计时误差,并记录滑落、失衡等异常行为。实验动物通常选择8–12周龄的ICR或C57BL/6J小鼠,体重控制在20–30克,需提前进行1周的环境适应以减少应激干扰。研究表明,年龄、体重及紧张程度显著影响任务表现,需通过平衡分组降低个体差异。
三、实验流程设计
实验程序分为适应预训练和正式测试两个阶段。预训练需持续3–4天,每日进行1次,每次3–5分钟。首日将小鼠面朝下置于杆中部引导其自然下降;次日改为杆顶面朝下以强化自主下降能力;第三日将小鼠头部朝上放置,筛选出Tturn<8秒且Ttotal<18秒的个体,剔除反向攀爬或中途停滞的小鼠。正式测试时,每只小鼠需完成3次独立试验,间隔5分钟以清洁杆体并减少疲劳效应。记录指标包括从放置到完成180°转向的Tturn及四肢接触底部的Ttotal,若中途滑落或超时(>120秒)则按最大值计。需注意,部分品系(如BALB/c)因运动活跃度较低可能需延长适应时间或采用食物诱导策略。
四、数据统计与分析
数据统计方面,取3次试验的平均值进行组间比较,使用单因素或双因素方差分析(ANOVA)评估显著性,事后检验推荐Tukey法以减少多重比较误差。健康小鼠的典型表现为Tturn<8秒、Ttotal<18秒,动作流畅无滑落;而Tturn延长提示基底神经节功能损伤(如帕金森病),Ttotal异常则反映整体运动协调性下降或肌肉无力。研究案例显示,MPTP诱导的帕金森模型小鼠Tturn和Ttotal分别较对照组延长2–3倍,氟西汀等药物干预后可显著改善卒中后运动功能。
五、应用场景与价值
爬杆测试的应用价值广泛,不仅用于帕金森病药物筛选(如左旋多巴疗效评估),还可检测抗精神病药物的锥体外系副作用(如僵直症)。在脑损伤模型中,该测试能可靠评估缺血性或出血性卒中后的长期运动障碍,例如研究显示右美托咪定治疗可缩短出血性中风小鼠的Ttotal。此外,结合转棒实验、步态分析等多维度测试,可全面解析运动功能障碍的不同机制。
来源:动物实验指导 (内容仅供参考)
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