失明對(duì)小鼠聲音交流和社交行為的影響

更新時(shí)間：2025-09-16

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在動(dòng)物界中，大多數(shù)物種都會(huì)發(fā)出聲音以響應(yīng)各種社交刺激。小鼠在不同年齡和社交背景下會(huì)產(chǎn)生超聲波發(fā)聲（USV），包括母嬰分離、幼年期社交玩耍、社交互動(dòng)以及成年期的交配。USV的記錄可以用作感覺(jué)檢測(cè)、內(nèi)在狀態(tài)和社交動(dòng)機(jī)的指標(biāo)。大量研究表明，USV的特征可能會(huì)根據(jù)社交環(huán)境和發(fā)聲小鼠的發(fā)育階段進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，社交行為和交流緊密相連。這項(xiàng)研究旨在用失明的小鼠模型評(píng)估聲音交流和社交行為。

方法

在本研究中，共使用了26只失明小鼠（10只雌性和16只雄性）與20只有視力的小鼠（4只雌性和16只雄性）。進(jìn)行了四項(xiàng)行為測(cè)試（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)間見(jiàn)圖1），即：（1）母親隔離誘導(dǎo)的幼崽USV測(cè)試，包括記錄PND 7幼崽在兩次5分鐘的母親隔離期間發(fā)出的USV數(shù)量；（2）家庭氣味辨別和偏好測(cè)試，包括測(cè)量PND 7幼崽在探索家庭和清潔墊料氣味時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間相關(guān)的USV水平；（3）青少年社交測(cè)試，包括量化暴露于非熟悉同類的實(shí)驗(yàn)小鼠的USV叫聲、社交和非社交行為；以及（4）雌性尿液誘導(dǎo)的USV和氣味標(biāo)記行為測(cè)試，包括將成年雄性暴露于雌性尿液，并記錄他們的USV排放和嗅探/標(biāo)記行為，四項(xiàng)測(cè)試如圖2所示。

所有行為記錄和編碼均使用諾達(dá)思的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)進(jìn)行。為了記錄超聲波發(fā)聲（USV）的頻率，將一個(gè)超聲麥克風(fēng)懸掛在實(shí)驗(yàn)籠上方或固定在墻壁上，通過(guò)諾達(dá)思的聲音行為分析系統(tǒng)(UltraVox XT)進(jìn)行處理和分析。

母親隔離誘導(dǎo)的幼鼠USV測(cè)試

母鼠及其同窩幼崽適應(yīng)實(shí)驗(yàn)房間，然后將母鼠與它們的同窩幼崽隔離。測(cè)試包括：將PND 7幼崽引入測(cè)試室，并使用懸掛在測(cè)試室中心上方5 cm處的超聲麥克風(fēng)記錄5分鐘內(nèi)產(chǎn)生的USV呼叫率（隔離1）。之后，將幼崽放入包含其母鼠的籠子中3分鐘（母子重聚）。最后，將幼崽重新進(jìn)入測(cè)試室，并再次記錄5分鐘的USV（隔離2）。

家庭氣味辨別和偏好測(cè)試

在上一個(gè)測(cè)試后5分鐘進(jìn)行。每個(gè)PND 7的幼崽被單獨(dú)放置在測(cè)試籠的中心，籠子底部鋪有網(wǎng)狀地板，其中一側(cè)放放有干凈墊料，另一側(cè)放有家庭墊料。測(cè)量探索每側(cè)的時(shí)間和超聲波發(fā)聲的頻率，持續(xù)2分鐘。

青少年社交測(cè)試

實(shí)驗(yàn)小鼠被放入測(cè)試籠中，進(jìn)行10分鐘的習(xí)慣化適應(yīng)。一旦將社交刺激小鼠引入籠子，就會(huì)記錄實(shí)驗(yàn)組和刺激組的幼年小鼠（失明和有視力）所表現(xiàn)出的社交行為、非社交行為以及USV，記錄時(shí)間為10分鐘。

雌性尿液誘導(dǎo)的USV和氣味標(biāo)記行為

采集雌性發(fā)情期小鼠尿液樣本。將來(lái)自雌性小鼠的尿液滴在紙上，并將雄性小鼠放入實(shí)驗(yàn)籠后開(kāi)始測(cè)試。對(duì)總的超聲波發(fā)聲次數(shù)、總的嗅覺(jué)標(biāo)記次數(shù)、探索雌性尿液所花費(fèi)的時(shí)間以及總的移動(dòng)距離進(jìn)行錄像，并分析。為了量化嗅覺(jué)標(biāo)記，在紙上放置一個(gè)帶有1平方厘米方格的透明網(wǎng)格，并記錄每個(gè)被尿液標(biāo)記的方格被計(jì)為一個(gè)氣味標(biāo)記單位，統(tǒng)計(jì)整個(gè)籠子和雌性尿液斑點(diǎn)周圍氣味標(biāo)記總數(shù)。

結(jié)果

早期發(fā)育階段：PND 7

如圖3和圖4所示，在有視力和失明幼崽之間，第一次和第二次母親隔離期間發(fā)出的USV數(shù)量沒(méi)有差異。在出生后第 7 天，視覺(jué)障礙對(duì)隔離誘導(dǎo)的發(fā)聲行為沒(méi)有影響。由于這兩個(gè)組在這個(gè)早期發(fā)育階段都閉著眼睛，研究者認(rèn)為這兩個(gè)組的視覺(jué)狀態(tài)是相似的。失明和有視力的7日齡幼崽都表現(xiàn)出相似的嗅覺(jué)行為。兩組幼崽都能夠區(qū)分并更喜歡探索它們自己的墊料氣味，而不是干凈的墊料氣味。出生后第7天，有視力的小鼠和失明小鼠表現(xiàn)出相似的超聲波發(fā)聲和社交行為。

幼年發(fā)育階段：PN30-35

與早期發(fā)育階段相反，如圖5所示，在出生后第35天（PND 35），兩組在幾種社交行為上存在顯著差異，但在超聲波發(fā)聲（USV）方面沒(méi)有差異。具體而言，幼年失明小鼠表現(xiàn)出更多的時(shí)間用于探索籠子，并且比有視力的小鼠花費(fèi)更少的時(shí)間跟隨和嗅探同類。在自我梳理、社交坐姿和獨(dú)自坐姿行為方面，未觀察到有視力幼年小鼠和失明幼年小鼠之間的其他差異。在探索新環(huán)境時(shí)，盲鼠中觀察到的多動(dòng)癥可能反映了一種補(bǔ)償機(jī)制，即通過(guò)在物理世界變得熟悉之前收集和記憶信息來(lái)平衡視覺(jué)信息的缺乏。因此，失明動(dòng)物可能需要更長(zhǎng)的適應(yīng)期來(lái)探索新環(huán)境。這可以解釋它們?cè)诖嬖谏缃淮碳ば∈蟮那闆r下，仍然表現(xiàn)出更高的總體探索行為。

成年期

在本研究中，失明小鼠表現(xiàn)出更短SC嗅探潛伏期和更長(zhǎng)的嗅探雌性尿液斑點(diǎn)持續(xù)時(shí)間，以及更短的發(fā)出SC雌性尿液誘導(dǎo)的USV鳴叫的潛伏期（圖6）。然而，失明小鼠和視力正常小鼠的鳴叫總數(shù)相似。這表明早期失明誘導(dǎo)了增強(qiáng)的嗅覺(jué)敏銳度和定位能力。

聲學(xué)交流與其他行為的相關(guān)性

相關(guān)性分析表明，在有視力的小鼠中，在出生后第7天（PND 7）的SC母體隔離期間發(fā)出的超聲波發(fā)聲（USV）數(shù)量與氣味標(biāo)記測(cè)試期間發(fā)出的超聲波發(fā)聲（USV）數(shù)量呈正相關(guān)，并且在氣味標(biāo)記測(cè)試中，產(chǎn)生的超聲波發(fā)聲（USV）數(shù)量與氣味標(biāo)記總數(shù)之間存在正相關(guān)。相反，在失明小鼠中，未觀察到顯著的相關(guān)性（圖7）。

總結(jié)

與有視力的小鼠相比，失明小鼠表現(xiàn)出：PND 7時(shí)，USV的發(fā)聲和社交氣味辨別與偏好沒(méi)有缺陷；在PND 35時(shí)，社交玩耍誘導(dǎo)的USV發(fā)聲沒(méi)有差異，但社交行為（跟隨和嗅探同類）存在缺陷，同時(shí)增加了對(duì)籠子的探索行為，但不影響USV發(fā)聲的數(shù)量；更快更長(zhǎng)時(shí)間地探索雌性尿液刺激，更快地對(duì)第一次呼叫做出反應(yīng)，在成年雄性中，呼叫數(shù)量和氣味標(biāo)記沉積沒(méi)有差異。這些發(fā)現(xiàn)表明，視覺(jué)剝奪會(huì)導(dǎo)致成年小鼠的聲音交流發(fā)生改變，并改變幼年和成年小鼠的社交行為。

參考文獻(xiàn)

Bouguiyoud, N., Morales-Grahl, E., Bronchti, G., Frasnelli, J., Roullet, F. I., & Al A?n, S. (2022). Effects of congenital blindness on ultrasonic vocalizations and social behaviors in the ZRDBA mouse. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 16, 884688.

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