环境丰富化能够增加雄性小鼠筑巢行为的个体间差异性

《Physiology & Behavior》：Environmental enrichment enhances inter-individual variability in nest-building behavior in male mice

本研究探讨短期环境丰容对雄性C57BL/6J小鼠行为及生理的影响，发现丰容组小鼠巢穴建造行为多样性增加，但焦虑样行为存在矛盾结果，同时脾脏重量显著增加而附睾脂肪减少，表明环境丰容可能增强个体行为差异并引发局部生理变化。

　　

岩崎美沙 | 黑川俊 | 铃木保田 | 中村朝子 | 丰田淳

日本茨城县茨城町300-0393，茨城大学农业学院。

摘要

环境丰富化（EE）会影响实验动物的脑功能和行为。在本研究中，我们探讨了短期环境丰富化对雄性C57BL/6J小鼠的行为和生理影响。幼年小鼠在环境丰富化（EE）或标准环境（SE）条件下分别饲养两周，随后进行了一系列行为测试。与SE组小鼠相比，EE组小鼠在筑巢行为上表现出更大的变异性，部分个体筑巢开始时间延迟。在开放场地测试中，EE组小鼠在中心区域停留的时间显著更长，表明其焦虑行为减少；而在高架十字迷宫测试中，EE组小鼠在开放臂上的停留时间少于SE组。在蔗糖偏好测试和尾部悬吊测试中，两组之间没有显著差异。尽管两组小鼠的体重没有变化，但EE组小鼠的脾脏重量显著增加，附睾脂肪重量显著减少，表明存在轻微的生理变化。这些发现表明，环境丰富化可以增强个体间的行为多样性，尤其是在目标导向行为（如筑巢）方面，这种行为是检测环境调节和个体差异的敏感且具有生态学意义的结果。这种多样性可能有助于识别类似抑郁的表型，并理解在环境丰富化环境下成长的个体的脆弱性。

引言

环境丰富化（EE）是一种广泛采用的动物研究实验方法，旨在提高实验啮齿动物的福利并促进适应性行为。通过引入更复杂和刺激性的环境，EE已被证明能够改善认知表现、减少与压力相关的病理变化，并增加海马区的神经发生[[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]]。这些积极效果使得人们越来越认为EE对动物福祉具有普遍的积极影响。然而，最近的研究对此观点提出了挑战。例如，先前研究表明，长期处于环境丰富化条件下的基因相同的C57BL/6雌性小鼠在探索行为上表现出显著的个体差异，这表明环境丰富化可能会放大行为变异性[12,13]。此外，有研究指出，环境丰富化可能会诱发类似焦虑和抑郁的行为，这是通过开放场地测试和尾部悬吊测试在雄性BALB/c小鼠中观察到的[14]。这一新观点促使我们重新审视EE是否总是带来一致性的改善，并强调了需要同时考虑其对个体行为的正面和潜在负面影响。

在受环境丰富化影响的多种行为领域中，筑巢行为尤为重要。筑巢材料常用于EE实验中[15,16]，而筑巢本身是一种反映啮齿动物情感和动机状态的目标导向行为[17]。先前的研究表明，社会挫败压力会损害筑巢行为，延迟筑巢开始时间并降低筑巢质量[[18], [19], [20]]；而具有类似精神分裂症行为的转基因小鼠则表现出筑巢能力缺陷[21]。此外，不同品系的小鼠在筑巢质量和结构上也存在差异[22]。总体而言，小鼠的筑巢行为受到环境和遗传因素的共同影响。鉴于EE被认为是一种良性应激[2]，我们假设它会对小鼠的筑巢行为产生积极影响。

在本研究中，我们比较了在标准环境（SE）和环境丰富化（EE）条件下饲养的雄性C57BL/6J（B6）小鼠的筑巢行为。此外，我们还评估了一系列行为和生理指标，包括类似焦虑和抑郁的行为、体重以及器官和组织重量，以全面评估EE对B6雄性小鼠的影响。

动物和饲养条件

雄性C57BL/6J小鼠（3周大，n=24只）由CLEA Japan Inc.（日本东京）提供，并饲养在茨城大学农业学院的动物设施中。根据平均体重，小鼠被随机分为两组：标准环境组（SE，n=12）和环境丰富化组（EE，n=12）。动物处于12小时光照/黑暗周期（早上7点开灯）环境中，并可自由摄取反渗透水。

组织重量和体重变化

在第25天测量组织重量，并将其相对于体重进行标准化。如表1所示，SE组和EE组之间大脑、肝脏、肾脏、肾上腺、盲肠或腓肠肌的重量没有显著差异。然而，EE组的脾脏重量显著更高（t(18) = 2.66，p = 0.016），附睾脂肪重量显著更低（t(20) = 2.63，p = 0.016）。此外，肺重量也有所变化（t(16) = 1.81，p = 0.090）。

讨论

本研究探讨了EE对B6雄性小鼠生理和行为参数的影响，重点关注筑巢行为。出乎意料的是，我们观察到在EE条件下饲养的小鼠在筑巢得分上的个体间变异性增加。这表明EE可能不会均匀地促进行为改善，反而可能促进行为多样性。此外，EE对某些外周生理指标也产生了轻微影响。

作者声明

所有作者均已审阅修订后的手稿，并同意将其提交给《生理学与行为》杂志。所有作者均同意手稿的内容、作者名单和作者贡献声明。该手稿尚未在其他任何地方发表，也未被其他期刊接受发表。作者声明没有利益冲突。

资助

本研究部分得到了上原纪念基金会（AJN）、武田科学基金会（AJN）和茨城大学研究促进基金（AT）的支持。

作者贡献声明

岩崎美沙：撰写初稿、审稿与编辑、数据可视化、方法论设计、实验设计、数据分析、概念构建。黑川俊：方法论设计、实验设计、数据分析。铃木保田：监督工作、方法论设计、审稿与编辑。中村朝子：监督工作、方法论设计、审稿与编辑、资金筹集。丰田淳：概念构建、监督工作、验证、方法论设计、数据分析、资金筹集。

数据获取

数据可应要求提供。

作者贡献声明

岩崎美沙：撰写初稿、数据可视化、方法论设计、实验设计、数据分析、概念构建。黑川俊：方法论设计、实验设计、数据分析。铃木保田：审稿与编辑、监督工作、方法论设计。中村朝子：审稿与编辑、监督工作、方法论设计、资金筹集。丰田淳：审稿与编辑、数据可视化、验证工作、项目管理、方法论设计、资金筹集。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们感谢茨城大学农业学院的 Kohari Daisuke 博士提供的有益意见和讨论。同时，我们也感谢 Editage（www.editage.jp）提供的英语语言编辑服务。