一、系统简介

动物行为是动物心理、生理状态的外在肢体表达，是机体综合机能的直观体现。旷场实验是啮齿类动物行为学研究的经典范式，广泛应用于生物学、神经科学、药理学、遗传学等方向，用于评估大小鼠自发活动水平、焦虑情绪与探索行为。实验原理基于啮齿动物面对陌生开阔环境产生的趋避性冲突：动物既畏惧空旷开放区域，又存在探索新环境的本能，系统借助 AI 行为追踪技术量化动物各类行为表型，评价动物情绪、运动与探索能力。

二、核心技术

1. 数据库：存储各类模式动物原始视频图像、模型标记数据集，为动物行为智能分析提供充足的数据底座。

2. 算法库：集成目标检测、特征提取、目标分割、目标跟踪、特征匹配等通用 AI 算法模块，全自动完成动物行为捕捉与量化分析，降低人工观察计时带来的主观误差。

3. 医学指标库：搭建标准化基础医学指标体系，涵盖距离类、运动类、时间类多维度基础指标；可根据旷场实验范式生成专属评估指标，为情绪、运动功能研究提供量化科学依据。

三、系统特点

1. 多点位追踪识别：可同时识别动物头部、躯干、尾部多个关键点，稳定追踪动物运动轨迹，保障箱体环境下动物行为识别连续稳定。

2. 精细行为多指标解析：自动统计站立、抬头、转圈等多种精细行为，输出丰富行为学数据，可同时评估运动能力、探索动机、刻板行为等多种表型。

3. 云端数据管理：实验原始视频与分析结果云端存储，支持 PC、平板、手机多终端在线访问，科研人员可随时随地调取、查看与分析实验数据。

四、核心评估指标

（一）基础运动能力评估

• 总运动距离：反映动物整体活动水平及神经肌肉协调性；总距离缩短，提示存在运动抑制或抑郁样行为。

• 平均移动速度：结合运动轨迹、路径复杂度进行综合分析，可识别运动亢进、运动迟滞等异常行为模式。

（二）探索行为与认知评估

• 站立行为（Rearing）：后腿站立次数，代表动物主动探索环境的动机；焦虑、抑郁模型动物的站立行为会显著减少。

• 路径复杂度：重复性绕圈刻板行为，常见于自闭症相关动物模型；轨迹交叉点数量可反映动物对环境的熟悉程度。

系统还可输出中间区停留时间、周边区停留时间、进入中间区次数等经典焦虑相关指标。

五、标准化实验操作流程

1. 实验前准备

环境标准化

实验室做好隔音处理，背景噪音＜65dB；温湿度保持恒定（21–23℃，相对湿度 45–65%）；环境光照均匀，照度控制在 50–100 lux。实验设备（旷场箱、摄像机）与操作人员分置不同房间，减少人为干扰。

旷场箱设置

• 小鼠规格：50×50×40 cm（长 × 宽 × 高）

• 大鼠规格：100×100×40 cm（长 × 宽 × 高） 箱体底板可划分网格（16 格或 64 格），划定中间区域，中间区域面积一般占箱体总面积 25–30%。 每次实验前采用 70% 酒精喷洒箱体，清 除粪便、尿液与动物气味残留，静置 5–10 分钟待酒精挥发，避免气味干扰后续动物行为。

2. 动物准备与适应

• 动物筛选：选用健康、同周龄、同性别的实验动物，提前剔除运动能力异常个体。

• 预适应：实验前 3 天，每日轻柔抚摸动物 1–2 分钟，降低操作应激。

• 环境适应：实验提前 1 小时将动物连同笼具转移至测试房间适应环境；正式实验前 30 分钟保持光照稳定，禁止人员进出扰动环境。

3. 正式实验操作

1. 放置动物：将动物背向实验人员轻柔放入旷场箱中间区域，迅速离开并关闭箱门；软件设置 5 秒延迟启动录像，消 除放置动作对初始数据的干扰。

2. 行为记录：常规测试时长 5–10 分钟；焦虑表型评估常用 5 分钟，探索行为研究可延长至 15 分钟。系统自动实时采集运动轨迹、移动速度、区域停留时长等行为参数。

3. 实验终止：测试结束后，立即将动物转移至新饲养笼，不要放回原笼，防止信息素干扰下一组动物。完成单组实验后，再次清洁箱体，酒精擦拭并晾干，准备下一次测试。