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动物行为学在现代生命科学研究中的应用

日期:2020-09-21 01:15
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摘要:

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世纪与21世纪之交,整体动物学水平的基因功能研究已经越来越受到国际学术界的重视,这方面的研究与分子生物学相关研究的结合,已经成为阐述基因功能的强有力的手段,而实验动物科学在其中所起的作用是不可替代的,实验动物科学也将会因基因功能研究的展开而得到进一步的发展。

动物行为学作为起点建立检测平台筛选功能基因,能从整体和活体动物的水平上**观察基因的功能;一旦发现行为学变化,能比较有意义地指导进一步的机理研究。

以反义核酸技术与动物行为学实验相结合,在一定时间内临时阻断特定基因的表达,以此为基础所建立的大规模筛选新基因功能用的动物行为学检测平台可以用来快速、简便、直观地初步筛选新的功能基因或者研究已知基因的新功能,并可与相应的遗传工程动物的性状进行比较,同时也促进了动物学与分子生物学、细胞学以及遗传学的交叉和结合。

小鼠的行为学检测模型包括:考察日常代谢能力的摄食量和摄水量;考察移动(Iocomotionactiviry)和直立(rearing)的旷场行为;考察疼痛阈值的甩尾试验(TFLtest);考察认知能力的洞板试验(hoIeboard test);考察记忆能力的步下法试验(step-downtest)等。

对一批新基因功能的初步筛选结果显示,有近50%的基因在不同行为学模型中的实验结果与对照组的结果存在着显著性差异,预示这些基因有着深入研究的前景。

例如:洞板试验是基于小鼠喜欢探洞的天性而设计的,它能有效反映小鼠对新环境的探索能力。基于小鼠的探洞次数会随着时间延长以及反复进入洞板仪次数的增多而明显减少即产生适应性这一特点,洞板试验也曾被一些学者用于评价小鼠的记忆能力。1999年,Brodkin等就曾利用小鼠探洞行为的适应性研究东莨菪碱(scoplamine)对小鼠记忆力的影响。在用洞板试验评价小鼠记忆能力时,小鼠**次进入洞板仪后的探洞行为被视为一个熟悉环境的学习过程,而之后多次进入洞板仪的探洞次数则被作为考察小鼠记忆维持情况的指标,由此来评价小鼠的记忆能力。

记忆包括许多种类,如空间记忆、环境恐惧性记忆等,目前较常用的评价小鼠记忆能力的实验方法,大多考察的是小鼠的关联性记忆能力(associativelearning),即通过对小鼠施加外来剌激,如电击、禁食等手段,来建立剌激与小鼠行为的联系,从而评价小鼠的关联性记忆,适应性是小鼠*简单的一种学习形式,它被定义为小鼠反复暴露于类似环境中其相关行为呈时间依赖性减少。这种评价记忆的方法观察的是小鼠在未受外界伤害性剌激情况下的一种自发性的记忆,不同于关联性记忆。也正由于记忆的多样性和复杂性,有必要使用多种行为学实验方法来对小鼠的记忆能力进行**的考察。

直立是小鼠一种非常常见的行为,作为小鼠行为学的一个常规指标,几乎在绝大多数的小鼠旷场行为实验中都会被检测。但直立行为究竟反映了小鼠的哪些特质,还很小有文献具体报道。Edsbagge等(2004)曾经将直立作为评价小鼠探索行为的指标,但也没有直接的证据能证实直立行为为何就能反映小鼠的探索能力,*近有研究提出了证据,认为确实可将直立行为作为评估小鼠探索能力的一个指标。基于此,在今后观察小鼠探索行为的实验中,可以将直立行为和探洞行为的结果进行综合分析,以避免单一指标的局限。

反义核酸技术由于具有阻断表达不够彻底,阻断时间短暂等局限性,正在逐渐被PNA干扰(RNA)、吗啉基寡核苷酸(morpholinooligo)等技术所替代。随着相关技术的改进,动物行为学研究将会在基因功能研究领域中发挥越来越重要的作
用.(转自中国科学院上海生命科学研究院)


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