爬梯试验

爬梯试验（staircase test）也称爪子伸展测试，该行为范式提供了一种新的测量啮齿动物在任务中使用爪子的方法，楼梯测试测量独立的前肢伸展、感觉能力、运动协调和抓握技能。并且同时从几只动物测试，现在已经被用作几种病变范例中损伤的可靠测量方法。这种特定的测试主要用于大鼠，并利用一个由每侧两个狭窄楼梯组成的腔室，鼓励大鼠使用单个前肢来伸爪、抓住和吃掉食物颗粒。该装置是一个带有可拆卸诱饵双楼梯的有机玻璃箱，食物颗粒被放置在楼梯上，并在达到难度的7个分级阶段双侧呈现，以提供侧偏、Zui大前肢伸展和抓握测量。在本实验中，该装置用于评估大鼠在感觉运动皮层单侧病变或嗅球双侧病变后的性能，通过测量不同类型病变后的爪子伸展情况，可用于研究中SHU神经系统结构的作用，且设备的简单性允许同时测试许多动物。

实例应用：

1. 研究脑损伤后自发恢复所涉及的发育过程。在爬梯测试中可能有助于研究大脑经历发育变化的关键时期。

2. 成年期脑损伤后的自发恢复。由于此任务可以重复，并且在长时间延迟训练后动物性能保持稳定，爪子伸展测试适用于研究给定神经系统部分病变后功能随时间推移的恢复。

3. 成年期脑损伤后的药恢复。这项任务可能用来确定是否肢体使用的表现可以通过预处理动物的药来改善。

在开始训练之前，对动物进行称重。然后训练要求动物接受测试，每批4-6只，每天10-15分钟。训练动物完成这项任务所需的时间Zui初至少需要一周，并可能根据实验的设计在几个月内重复进行。动物必须在每个测试日结束时称重和喂食，以使它们的体重保持在自由喂养体重的大约90% 。

Fig1 楼梯测试的前视图（上图）和后视图（下图）

放置大鼠的装置由一个带有铰链盖的透明腔室组成。一个较窄的隔室，中央凸起的平台沿其长度运行，在两侧有一个19毫米宽的槽，连接到腔室。侧隔间的狭窄阻止大鼠转身，因此它只能使用左前爪从左侧到达颗粒，使用右前爪从右侧到达颗粒。平台的顶面宽35毫米，悬挂在平台两侧，这样大鼠就不能在平台的一侧获取食物颗粒。一个可移动的双层楼梯箱插入盒子的末端，滑入中央平台两侧的槽中。楼梯的八级台阶每1级都有一个3毫米深的小孔，里面放置着两个食物颗粒，45毫克食物或糖精味颗粒，楼梯两侧各放置十六颗颗粒。楼梯的Zui高1级台阶在中央平台下13毫米，Zui低1级台阶在平台下64毫米。饥饿的动物可以通过伸爪进入食槽来收集食丸，去除颗粒的步骤数提供了鼠可以到达多远的指标，测试结束时剩余的颗粒数量表明鼠成功抓住和取的回颗粒数。如果鼠在抓起颗粒后掉落颗粒，颗粒会掉落在鼠无法接触到的盒子的隔间中。这使研究者能够估计测试中的成功率，由“吃的颗粒”和“拿的颗粒”之间的比率定义，包括尝试、运动协调和成功。测试结束时剩下的食丸数量表明动物鼠成功地抓住和取回了食丸。动物需要在一个安静的房间里进行测试，且背景光照度适宜。

详细的试验测试程序

Ø 单笼饲养并食物剥夺

测试前一周，动物被放置在单独的笼子里，每个动物的体重监测和维持更准确地通过相应的调整其每日食物供给。大鼠被称重并进行食物剥夺，在下午结束时喂8-12克食物。研究发现，在测试期间保持90% 的自由喂养体重，可以提供一个适当的剥夺水平，用于这项测试的训练。食物剥夺开始三天后，动物们开始习惯于吃颗粒食物，因为动物一开始会对新奇的食物产生恐惧感。这是通过在几天内每天两次将几个颗粒放入家庭笼子中并验证它们是否被吃掉来发现的。

Ø 训练

两个食物颗粒被放置在双层楼梯的每个孔里。第1天，动物们通过将它们放入试验箱15到30分钟来熟悉实验笼。在实验的第2天和第3天，实验者必须在15分钟的时间里帮助动物们确定放入笼中的颗粒的位置。为此，一些颗粒首先沿着平台分布，以吸引动物到较窄的隔间。然后用镊子夹住这些颗粒，以帮助动物定位颗粒。此外，六至八颗颗粒被放置在每个孔的Zui高1级的楼梯。大鼠可以很容易地用舌头接触到这些颗粒。如果一些动物没有抓住食物，它们可能会接受更广泛的训练。在实验的第四天，动物们将开始学习如何获得食物。

动物被放置在测试箱每天一次，每次10分钟。在次测试结束时，楼梯会被移走，而每一边的剩余颗粒会被算在内。为了方便比较不同组别的结果，结果可以表示在过去五次试验中，楼梯内剩余的颗粒的平均数目。

Fig2 楼梯测试实例

1. 标准条件：在这个阶段，双侧都是诱饵。这个阶段决定了大鼠两只前爪各自的接近能力。选的爪子被定义为大鼠用来获得Zui多颗粒的爪子。通过一系列的测试，动物们的表现将得到改善: 至少在楼梯的一侧，残留的颗粒数量将会减少。当动物的表现达到稳定时，可以认为它们已经学会了这项任务。这个阶段可以重复，以评估手术和恢复对爪子伸展的影响。还可比较病变组和对照组手术前后的表现，以评估手术的结果。测试可以继续进行，缺陷的稳定性或重复测试中肢体使用的恢复。

2. 强迫使用爪子：只有楼梯的一侧可供动物使用，这迫使动物只能使用一只爪子来取回食物。

在所有实验中，对照动物学习从任何一侧到达食物: 楼梯两侧留有少量颗粒。经过广泛的训练，每个前爪的表现都会变得相同。在这项任务中对动物的观察表明，正常的大鼠首先会尝试用舌头取出颗粒。从Zui高孔中取回颗粒同样可以由肢体使用严重受损的大鼠实现。

正常动物的典型表现是在测试的第1分钟内，在容易到达的范围内，迅速收集接下来2-4个步骤中的颗粒。然后，他们将花几分钟时间在他们能够到达的范围内向食物伸展，并且通常在10分钟测试结束时放弃尝试。因此，选择测试阶段的持续时间是为了使每只动物有机会在没有时间压力的情况下获得Zui大数量的食物颗粒。当食丸触手可及时，正常的动物会毫不费力地抓取食丸。通常使用回收的颗粒总数作为成功接触的衡量标准。在爪子伸展的阶梯试验中，许多病变产生了明显的缺陷，像黑质纹状体损伤的后果。大鼠在用爪子同侧到达病变侧时表现出很少或没有缺陷，而它们无法用对侧爪子收集颗粒。

参数分析：

回收的颗粒，去除的颗粒总数，它提供了动物可以到达的距离的指标。

楼梯测试特点:

测试分数只是简单地计算在每个测试结束时，而不是需要不断的监测；正常大鼠可能需要连续十天的测试才能在该测试中达到稳定和Zui佳的性能；该测试提供了独立的两个前爪伸展能力的测量方法，通过反复测试得出稳定可靠的数据。它提供了限制大鼠一次只使用一只前爪的可能性。阶梯试验是评估大鼠肢体偏好的一种简单而有效的试验，与其他试验相比，这项任务不需要为了收集基本数据而对动物的行为进行详细的观察。但楼梯测试可能对研究自发肢体偏好不够敏感。

文献引用：

Montoya CP, Neurosci Methods. 1991.

B. Dunnett, Neuroscience Protocols,1994.

Montoya et al. 1991

Barneoud et al. 1995

Barneoud et al. 2000

Pourmotabbed et al., 2004

Schaar et al., 2010

Kleim et al., 2007

Plowman and Kleim, 2011

如果您也对动物实验感兴趣，欢迎关注和推荐关注知乎帐号：知鼠达理和微信公众号：BrainTalks, 脑声常谈，专注于动物神经科学与行为学的实验知识的方法传播与分享交流，您可以推荐给您身边的朋友、同学以及老师，我们会定期更新您需要的相关实验方法的视频和文章，希望能对大家带来帮助！

对实验设备有兴趣的小伙伴可以联系知鼠达理の刘工13262879783