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豐富環(huán)境在嚙齒類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀

梁磊，惲?xí)r鋒

(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院比較醫(yī)學(xué)科，全軍實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科普與倫理教育基地，全國(guó)科普教育基地，南京210002)

【摘要】豐富環(huán)境被廣泛的用于疾病防治、醫(yī)學(xué)研究及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利水平的提升等各方面。其種類繁多、方法多樣，常用于嚙齒類動(dòng)物的主要有社會(huì)因素、感官刺激、玩具、食物及筑巢材料等。不同的環(huán)境豐富方法各有側(cè)重，在使用時(shí)應(yīng)注意各種干預(yù)方式的特點(diǎn)及互補(bǔ)性，做到正確且綜合的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】豐富環(huán)境；嚙齒類動(dòng)物；方法；動(dòng)物福利

[作者簡(jiǎn)介]梁磊(1982-)，男，技師，理學(xué)學(xué)士，研究方向：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理，人類疾病動(dòng)物模型。

[通訊作者]惲?xí)r鋒(1965-)，男，主任技師，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與比較醫(yī)學(xué)，E-mail: yunshifeng1@163.com

【中圖分類號(hào)】R332【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

doi:10.3969.j.issn.1671.7856. 2015.002.017

The application and research status with laboratory

rodents on environmental enrichment

LIANG Lei，YUN Shi-feng

(Department of Comparative Medicine, Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command, Army Education

Base of Science and Ethics of Experimental Animal, National Sciene Education Base, Nanjing 210002, China)

Abstract【】Environmental enrichment is widely used in many different fields, such as prevention and therapy, medical research, and improvment of animal welfare. Society factor, sense stimulus, adding toys, foods and materials for nests were all its ways which can be used for common laboratory rodents. Different methods had different characteristics that should be paid attention to, and different methods should be used together correctly.

【Key words】Environmental enrichment；Rodents；Methods；Animal welfare

豐富環(huán)境或稱環(huán)境豐榮(environmental enrichment，EE)是由Hebb于1947年首先提出的[1]，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究，其作用和影響已從簡(jiǎn)單的行為學(xué)觀察深入至細(xì)胞、分子水平上對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的探討及各種信號(hào)通路的分析等多個(gè)方面[2]。豐富環(huán)境的總體原則就是要多社會(huì)性刺激、多感官刺激及增加自愿性的物理運(yùn)動(dòng)，其干預(yù)方法本身并沒有固定的模式。因此環(huán)境豐富方法多種多樣，對(duì)于不同的動(dòng)物和實(shí)驗(yàn)，其側(cè)重點(diǎn)也不一樣。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利水平的研究也是豐富環(huán)境應(yīng)用的一個(gè)重要方面，利用豐富環(huán)境能一定程度的模擬實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的野生生活環(huán)境，達(dá)到釋放天性的效果。本文從側(cè)重實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利研究的角度出發(fā)，對(duì)嚙齒類動(dòng)物常用的環(huán)境豐富方法做一整理與歸納，并對(duì)其特點(diǎn)和作用做出一定的分析，希望能為其他研究者提供一定的參考。

1常見環(huán)境豐富方法

如前言所述，科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的各種環(huán)境豐富方法有很多，只要總體上符合豐富環(huán)境的大原則即可。其中適用于嚙齒類動(dòng)物的環(huán)境豐富方法主要有社會(huì)因素、感官刺激、玩具、食物及筑巢材料等幾個(gè)方面。

1.1社會(huì)因素

社會(huì)因素的豐富是指從社群角度出發(fā)，對(duì)有群居習(xí)性的動(dòng)物給予群養(yǎng)，增加動(dòng)物之間相互交往的機(jī)會(huì)。常見的嚙齒類如大、小鼠等都是群居動(dòng)物，自然條件下會(huì)大規(guī)模的群居并形成一定的社會(huì)體系。而實(shí)驗(yàn)室條件下每個(gè)籠舍一般只飼養(yǎng)3～5只動(dòng)物，特殊實(shí)驗(yàn)甚至要求單只飼養(yǎng)，這不符合動(dòng)物的正常生活習(xí)性，會(huì)對(duì)動(dòng)物造成不利影響。單只飼養(yǎng)的動(dòng)物雖然飼養(yǎng)密度低、活動(dòng)空間大、物質(zhì)條件優(yōu)越，但其生長(zhǎng)發(fā)育狀況仍不及合適飼養(yǎng)密度下的群養(yǎng)動(dòng)物，這表明社群因素對(duì)嚙齒類動(dòng)物有重要作用[3]。豐富社會(huì)因素的基本方法是增大動(dòng)物的籠舍，將每個(gè)籠舍的動(dòng)物數(shù)量由原來(lái)的3～5只增加到8～12只，并且在非必須情況下不進(jìn)行小數(shù)量或單只動(dòng)物飼養(yǎng)。這樣的干預(yù)增加了一個(gè)群體內(nèi)動(dòng)物的數(shù)量，便于動(dòng)物構(gòu)建更接近自然條件下的社會(huì)體系，大大增加了動(dòng)物之間的交往機(jī)會(huì)，增強(qiáng)了社會(huì)刺激。

1.2感官刺激

感官刺激主要是通過(guò)增加動(dòng)物在聽覺、視覺及嗅覺方面的刺激來(lái)起到豐富環(huán)境的作用，這方面常用的干預(yù)手段分別主要為音樂、光線和氣味。

1.2.1音樂：音樂一直就與人們的生活息息相關(guān)，如今音樂對(duì)生物體情緒、行為及疾病等方面的影響已得到廣泛公認(rèn)。音樂對(duì)生物體產(chǎn)生影響主要通過(guò)兩個(gè)方面：一是共振作用，一是神經(jīng)作用[4-6]。研究表明，音樂能通過(guò)其自身節(jié)律短暫引發(fā)大腦皮質(zhì)內(nèi)部節(jié)律的改變，引起神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的重塑，增加局部神經(jīng)應(yīng)答，使神經(jīng)細(xì)胞在固定位相中更緊密的共振，強(qiáng)化用以形成長(zhǎng)時(shí)乃至永久記憶的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)[7]。聽音樂是一個(gè)神經(jīng)活動(dòng)，聽覺感受器將音樂刺激傳遞至大腦，引發(fā)大腦相應(yīng)神經(jīng)區(qū)域的興奮，旋律、節(jié)奏、音色等因素的變化可以在腦部不斷形成新的興奮點(diǎn)，并同時(shí)反復(fù)刺激原有興奮點(diǎn)[8]。神經(jīng)活動(dòng)的增加使各類神經(jīng)遞質(zhì)的釋放量增加，誘導(dǎo)對(duì)應(yīng)的受體生成，并使突觸連接結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整，提高了神經(jīng)元的活動(dòng)性，調(diào)節(jié)了整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能[9-11]。音樂干預(yù)的方式有很多，最簡(jiǎn)單的只需要一個(gè)播放裝置，每天定時(shí)為動(dòng)物播放音樂即可。其他諸如音樂按摩、音樂氣功及音樂電針等方式相對(duì)復(fù)雜，并且更偏向于治療方法，一般不作為環(huán)境豐富手段使用。音樂對(duì)生物體的影響具有其特異性，類似的正弦聲波或單純的聲音無(wú)法產(chǎn)生與音樂相同的效果，同時(shí)不同類型的音樂產(chǎn)生的效果是不一樣的，不同的音量也會(huì)對(duì)干預(yù)效果產(chǎn)生影響[8,11-14]。這些結(jié)果提示旋律、節(jié)奏、音色及音量等可能都是音樂刺激的影響因素，對(duì)生物體產(chǎn)生效果的是它們共同作用的綜合效應(yīng)。綜合此類研究結(jié)果，表明音樂的干預(yù)可以提高動(dòng)物的空間學(xué)習(xí)及記憶能力，促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)受損部位的恢復(fù)，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌功能，改善情緒狀態(tài)，有利于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利水平的提升。

1.2.2光線：光線的變化基本可分為明暗變化和色彩變化兩種。

地球上的大多數(shù)生命都是生活在24 h為周期的明暗交替環(huán)境中，生物體為了適應(yīng)環(huán)境交替而形成了生物節(jié)律，不同的明暗循環(huán)不但可以通過(guò)調(diào)節(jié)生物節(jié)律來(lái)間接影響生物體，同時(shí)還可以直接影響生物體的某些行為及生理生化過(guò)程[15-16]。比如嚙齒類動(dòng)物大多對(duì)光線極為敏感，光線可以直接抑制它們的活動(dòng)性并影響褪黑素、皮質(zhì)激素及性激素等某些激素的分泌[17-18]。劉延友等[19-21]以KM、ICR等小鼠為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)在不同的明暗循環(huán)下，小鼠的節(jié)律周期也出現(xiàn)相應(yīng)的改變，其中周期小于24 h的明暗循環(huán)能夠短期的增強(qiáng)小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力、免疫功能及生長(zhǎng)發(fā)育水平；李志東等[22]發(fā)現(xiàn)小于等于24 h的中短明暗循環(huán)有利于BALB/c裸鼠的繁育。而對(duì)于周期長(zhǎng)于24 h的明暗循環(huán)，不同的文獻(xiàn)則有不同甚至截然相反的結(jié)果，有待進(jìn)一步探討。進(jìn)行明暗干預(yù)十分簡(jiǎn)單，只需控制開、關(guān)燈時(shí)間即可，進(jìn)行色光干預(yù)則稍顯復(fù)雜，需使用發(fā)光裝置產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的和強(qiáng)度的光線照射動(dòng)物。發(fā)光二極管(LED)是如今條件下的首選發(fā)光裝置。它是一種固體冷光源，具有耗能小、熱輻射低、安全、環(huán)保、單色性強(qiáng)及光波覆蓋范圍廣等特點(diǎn)[23]。色光在臨床醫(yī)學(xué)上一直就有著廣泛的運(yùn)用：紅光可產(chǎn)生酶促反應(yīng)，促進(jìn)新陳代謝，增加白細(xì)胞的吞噬作用，并提高機(jī)體的耐力及抗疲勞能力；藍(lán)光的典型應(yīng)用是新生兒黃疸的治療，此外還可以提高夜晚松果體褪黑素的分泌，誘導(dǎo)睡眠產(chǎn)生；綠光是抑制褪黑激素分泌最明顯的光譜，能緩解視覺疲勞，降低血清中膽色素的含量，對(duì)季節(jié)性憂郁癥非常有效[24-26]。近年來(lái)，色光在動(dòng)物身上的應(yīng)用又有了新的進(jìn)展。新近研究表明，紅光照射可以促進(jìn)小鼠的食欲，調(diào)節(jié)血脂和肝臟功能，并可通過(guò)妊娠母鼠作用于子代，提高子代的學(xué)習(xí)記憶能力；紅光合并紅外光照可以有效提升荷瘤小鼠的免疫能力并抑制腫瘤生長(zhǎng)；藍(lán)光能夠有效的提高大鼠肝臟的再生能力，而且可以改善因制動(dòng)導(dǎo)致的福利受損小鼠的神經(jīng)內(nèi)分泌及免疫功能，也同樣可以通過(guò)妊娠母鼠提高子代的學(xué)習(xí)記憶能力[13,23,27-29]。

1.2.3氣味：氣味對(duì)生物體能產(chǎn)生很大的影響，中醫(yī)甚至有專門使用氣味來(lái)進(jìn)行治療的方法，名為“芳香開竅法”。進(jìn)行氣味干預(yù)的方法主要有兩種：一是使用實(shí)物，將柚皮、蘋果等具有特殊氣味的實(shí)物直接放置于動(dòng)物的飼養(yǎng)環(huán)境中；二是使用氣味液體，將植物精油或香水等氣味液體滴在紗布或海綿等物品上，再放置于飼養(yǎng)環(huán)境中。研究表明，嗅聞薰衣草精油能刺激大鼠的神經(jīng)系統(tǒng)，使之食欲增加，體重上升；而迷迭香、檸檬草等一些植物具有抗菌抗氧化作用，能減少生物機(jī)體由自由基引起的氧化損傷同時(shí)還有抗抑郁的作用[30-32]。李曉娟等[33]發(fā)現(xiàn)，柚皮香味能增強(qiáng)小鼠的免疫功能；曹嵐等[34]的研究表明薄荷、蘋果、迷迭香能改善記憶功能障礙小鼠的記憶功能。對(duì)各類報(bào)導(dǎo)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，能對(duì)動(dòng)物起到比較明顯的優(yōu)化效果的氣味干預(yù)物大多是天然植物或提取物，而人工合成的香料、香水等雖然具有類似的氣味，但基本上效果較差，有的甚至起到反效果。如李曉娟等[33]的研究同時(shí)表明人工合成香料對(duì)小鼠免疫系統(tǒng)無(wú)明顯影響，王小艷等[35]則發(fā)現(xiàn)香水對(duì)小鼠的記憶能力有負(fù)面影響。近來(lái)氣味干預(yù)研究又有了新進(jìn)展，劉小粉等[36]發(fā)現(xiàn)小鼠能夠建立氣味與實(shí)物之間的條件化關(guān)系，并且能提取聯(lián)合記憶，僅接觸氣味就可表現(xiàn)出對(duì)實(shí)物的渴求。這提示氣味因素——至少對(duì)嚙齒類動(dòng)物而言——可能是研究藥物相關(guān)線索誘發(fā)成癮的較好手段，并可以此為基礎(chǔ)探索線索條件引發(fā)人類藥物渴求與依賴的機(jī)制。

1.3玩具

在嚙齒類動(dòng)物飼養(yǎng)環(huán)境中添加玩具是近來(lái)豐富環(huán)境方面的一個(gè)研究熱點(diǎn)，使用頻率非常之高，效果也很好。玩具的種類繁多，基本上可以放入籠盒中供給動(dòng)物嬉戲玩耍的物品都能算在玩具的范疇內(nèi)，從用途上大致可分為以下幾個(gè)類型：庇護(hù)所類、運(yùn)動(dòng)器械類、啃咬咀嚼類及其他物質(zhì)環(huán)境豐富類。

1.3.1庇護(hù)所類：庇護(hù)所類玩具主要是指在空間構(gòu)象上能起到遮蔽、隱藏效果的一類物品。由于嚙齒類動(dòng)物作為天生的被捕食物種——如豚鼠——膽小且易受到驚嚇，在開放空間會(huì)覺得易受到攻擊[37]，因而對(duì)庇護(hù)所類的物品需求迫切。庇護(hù)所類玩具中最具代表性的為“巢盒”和“通道”?！俺埠小币话銥榈箍弁胄?，通常有半球體、長(zhǎng)方體及椎體等不同的形狀，底部或頂部開有若干出入口供動(dòng)物進(jìn)出。巢穴是嚙齒類動(dòng)物野生生活的重要組成部分，在其抵御掠食者、對(duì)抗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手及應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。而實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中生活條件相對(duì)舒適、安逸，巢穴的作用被大大削弱，可以說(shuō)已不是必需品，但嚙齒類動(dòng)物仍然會(huì)使用墊料建構(gòu)巢穴，這表明巢穴對(duì)嚙齒類動(dòng)物而言并不僅僅是一個(gè)防衛(wèi)工具，更是一種天性需求。“巢盒”是對(duì)這一天性的滿足。但用于群居性動(dòng)物時(shí)，“巢盒”的加入有可能引發(fā)雄性動(dòng)物的攻擊行為，構(gòu)成了傷害動(dòng)物的潛在威脅，背離了提升實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利的初衷[38-39]。因此“巢盒”最適合于獨(dú)居或少量群居的嚙齒類動(dòng)物。同樣“通道”也為嚙齒類動(dòng)物提供了躲避、休息的場(chǎng)所，且其本身結(jié)構(gòu)類似于天然洞穴的管狀構(gòu)型，一定程度上還滿足了動(dòng)物的探索天性?！巴ǖ馈庇性S多類型，其本身有圓、方等形狀，構(gòu)型上還有1型、L型、Y型、T型等。一些構(gòu)型較為復(fù)雜的如Y型、T型“通道”除了作為福利提升用品外還兼具迷宮的特點(diǎn)，可用于嚙齒類動(dòng)物的行為學(xué)研究。

1.3.2運(yùn)動(dòng)器械類：運(yùn)動(dòng)器械類玩具主要指一些可激發(fā)動(dòng)物自主運(yùn)動(dòng)的物品或器械，如“跑臺(tái)”、“跑架”及“平衡木”等。小鼠等常用睡眠、蜷縮等行為來(lái)忍受環(huán)境的枯燥乏味[40]，長(zhǎng)期如此會(huì)造成動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)量嚴(yán)重不足，引發(fā)免疫及內(nèi)分泌障礙。運(yùn)動(dòng)器械的介入激發(fā)了動(dòng)物的自主運(yùn)動(dòng)，增加了運(yùn)動(dòng)量。動(dòng)物接觸、了解運(yùn)動(dòng)器械的過(guò)程滿足了其探索欲望，釋放了天性，同時(shí)有助于提高認(rèn)知水平，促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展[41]。動(dòng)物使用運(yùn)動(dòng)器械的過(guò)程又激發(fā)了身體機(jī)能，經(jīng)常性的觸發(fā)抓、握、跑、跳等動(dòng)作，有利于肌肉的構(gòu)建，并且鍛煉了平衡及協(xié)調(diào)能力，有助于運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的發(fā)展。一些特殊的運(yùn)動(dòng)器械還可以作為某些實(shí)驗(yàn)的研究工具：如“跑臺(tái)”用于運(yùn)動(dòng)力竭的實(shí)驗(yàn)研究，“平衡木”用于行為學(xué)研究。

1.3.3啃咬咀嚼類：嚙齒類動(dòng)物因自身門齒的特點(diǎn)需要定期啃咬硬物，所以大、小鼠的飼料往往都質(zhì)地比較堅(jiān)硬，但這仍無(wú)法完全解決問題，相當(dāng)多的動(dòng)物會(huì)通過(guò)啃咬籠具來(lái)滿足需要。若有高脂、高糖、高鹽等特殊的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使用的飼料過(guò)軟或過(guò)脆，更無(wú)法滿足動(dòng)物的啃咬需求，那么動(dòng)物啃咬籠具的現(xiàn)象就會(huì)更為嚴(yán)重?？幸Ь捉李愅婢叩奶砑诱墙鉀Q這一問題的良好方法。它通常以“咀嚼木塊”或“咬棒”形式出現(xiàn)，只需放入動(dòng)物的籠盒內(nèi)即可，它的存在滿足了嚙齒類啃咬物品的天性。此類玩具還分為可食和不可食兩類，不可食的僅滿足啃咬需求，可食的如“營(yíng)養(yǎng)咬棒”還可以用于對(duì)動(dòng)物進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)添加。

1.3.4其他類：除了以上幾種玩具以外還有其他一些可以豐富物質(zhì)環(huán)境的物品，如棉墊、棕墊、玩偶或色彩鮮艷的圖片等，此類玩具的作用主要是在于豐富動(dòng)物的物質(zhì)生活環(huán)境。動(dòng)物接觸、感受玩具的過(guò)程觸發(fā)其探索行為，能鍛煉其感覺和認(rèn)知能力，同時(shí)探索過(guò)程還伴隨與同類的接觸，激發(fā)社會(huì)交往，鼓勵(lì)社會(huì)行為。此類玩具即使未損壞也應(yīng)定期更換，并盡量選擇不同的顏色與樣式，保持動(dòng)物對(duì)其的新鮮感，以增進(jìn)探索和社會(huì)行為的發(fā)生。

1.4食物

所謂食物刺激并非是指通常動(dòng)物所吃的飼料，而是額外添加的其他食物，一般直接拋灑在墊料上。使用食物刺激主要有兩個(gè)目的：一是滿足天性，二是營(yíng)養(yǎng)添加。

自然條件下，覓食、掠食是嚙齒類動(dòng)物正常生活的一部分，尋找、捕獲食物是動(dòng)物必備的生存技能，爭(zhēng)奪食物是同類動(dòng)物之間的嬉戲，也是一種鍛煉。這一切都是天性的表現(xiàn)，而實(shí)驗(yàn)環(huán)境壓抑了這一天性的表達(dá)。將食物拋灑在墊料上給了動(dòng)物覓食、掠食，表達(dá)天性的機(jī)會(huì)。定期投放瓜子、花生等食物，也給動(dòng)物創(chuàng)造了探索機(jī)會(huì)、增加了新鮮感，同時(shí)滿足了嚙齒類采食有殼食物的樂趣。除了滿足天性外，這種干預(yù)的營(yíng)養(yǎng)添加效果也是不可忽視的。實(shí)驗(yàn)操作及單調(diào)的飼養(yǎng)環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物而言是一種持續(xù)的慢性應(yīng)激，其累積效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利的損害已得到公認(rèn)[42-43]。有研究表明，應(yīng)激刺激產(chǎn)生時(shí)機(jī)體經(jīng)過(guò)一系列神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)，消耗儲(chǔ)備能量以應(yīng)對(duì)外界情況。當(dāng)刺激強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間超出機(jī)體調(diào)節(jié)范圍時(shí)，儲(chǔ)備能量逐漸耗竭，機(jī)體應(yīng)對(duì)能力降低，應(yīng)激反應(yīng)由對(duì)抗轉(zhuǎn)向衰竭，導(dǎo)致應(yīng)激綜合征[44]。在此時(shí)期機(jī)體對(duì)某些特殊營(yíng)養(yǎng)素尤其是一些氨基酸和維生素類的需求會(huì)提高，及時(shí)補(bǔ)充有利于機(jī)體代謝平衡并恢復(fù)體力，維持正常的精神狀態(tài)，降低疾病易感性[45-47]。因此，對(duì)由于長(zhǎng)期應(yīng)激而導(dǎo)致福利受損的動(dòng)物，使用食物干預(yù)這種方式，有針對(duì)性的添加營(yíng)養(yǎng)、調(diào)節(jié)代謝，有利于其福利狀況的改善。

1.5筑巢材料

筑巢材料是指能被嚙齒類動(dòng)物用于構(gòu)筑巢穴的一類物品。能用于構(gòu)建巢穴的物品很多，但實(shí)驗(yàn)環(huán)境一般多供給紙片、紙巾、刨花一類的紙質(zhì)和木質(zhì)材料。在諸多物品當(dāng)中紙質(zhì)和木質(zhì)材料是嚙齒類動(dòng)物最為喜愛的[48]，同時(shí)也是自然環(huán)境中最容易獲取的。這兩種材料之間相比差異不大，但嚙齒類動(dòng)物一般對(duì)紙質(zhì)材料更為偏好，可能是由于紙質(zhì)材料相比于木質(zhì)更為柔軟、更容易撕咬，可以形成動(dòng)物想要的形狀。同時(shí)紙質(zhì)材料的細(xì)胞毒性要更低一些[49]，并且有研究表明使用紙質(zhì)筑巢材料可以顯著增加哺乳期母鼠的泌乳量[50]。雖然筑巢材料和“巢盒”類的玩具同樣提供了巢穴，但兩者之間還是有顯著區(qū)別的。使用“巢盒”有可能引發(fā)雄性動(dòng)物之間的爭(zhēng)斗，而筑巢材料可投放量大，顯著降低了爭(zhēng)搶可能。同時(shí)筑巢材料可以將動(dòng)物的關(guān)注點(diǎn)聚焦于巢穴的構(gòu)建上，分散了它們的精力，減少了爭(zhēng)斗機(jī)會(huì)，一定程度上可以緩解群居雄性動(dòng)物的壓力和攻擊性。更為重要的是嚙齒類動(dòng)物的筑巢行為有著深層次的遺傳原因[51]。如大鼠，不論性別，受孕與否，都具有構(gòu)筑巢穴的行為[52]；有研究表明，小鼠的集體筑巢行為具有社會(huì)交流性質(zhì)[53]；在與庇護(hù)所類玩具的比較實(shí)驗(yàn)中，更多的動(dòng)物選擇了筑巢材料，甚至為了得到筑巢材料可以克服多重障礙與困難[54]。經(jīng)過(guò)對(duì)此類文獻(xiàn)的整理和總結(jié)后我們發(fā)現(xiàn)，相比較于成形的巢穴，嚙齒類動(dòng)物更偏愛自己搜集材料、構(gòu)筑巢穴，表明了這一過(guò)程對(duì)嚙齒類動(dòng)物的重要性，完成構(gòu)筑巢穴的過(guò)程是其表達(dá)天性的一種方式。

在新近的有關(guān)嚙齒類動(dòng)物筑巢行為的研究中發(fā)現(xiàn)，幾類AD模型動(dòng)物表現(xiàn)出筑巢行為異常，但目前AD對(duì)動(dòng)物筑巢行為造成損害的病理生理機(jī)制尚不明確。AD患者在臨床上常表現(xiàn)出攻擊性增強(qiáng)及社交行為異常，而筑巢材料能夠降低動(dòng)物的攻擊性，提示我們筑巢材料可能對(duì)AD有一定的干預(yù)作用[55]。

2關(guān)鍵點(diǎn)分析

2.1豐富環(huán)境的作用

豐富環(huán)境的作用對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生效果是從腦部的影響開始的。研究表明，豐富環(huán)境對(duì)動(dòng)物的腦從細(xì)胞、分子到行為學(xué)水平具有重要影響[56]，不同類型的豐富環(huán)境干預(yù)可以引起動(dòng)物腦部相似的形態(tài)學(xué)改變[57]。通過(guò)對(duì)大量文獻(xiàn)研究的整理與總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷豐富環(huán)境的動(dòng)物腦的體積與重量均有所增加；皮質(zhì)中神經(jīng)細(xì)胞體積增大，各類突觸的分支數(shù)量、密度、體積均有所上升，神經(jīng)系統(tǒng)可塑性增加，神經(jīng)遞質(zhì)活動(dòng)增強(qiáng)；海馬、丘腦等皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元的發(fā)生和再生也受到了明顯的促進(jìn)作用。因此，豐富環(huán)境對(duì)正常腦功能的開發(fā)及改善腦損傷的愈后、促進(jìn)功能恢復(fù)方面都是有效果的。

豐富環(huán)境也可用于調(diào)節(jié)動(dòng)物的不良情緒，提升實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利水平。豐富環(huán)境可以通過(guò)腦影響到整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)，能改變多種神經(jīng)遞質(zhì)的活性，降低動(dòng)物HPA軸(下丘腦-垂體-腎上腺軸)的反應(yīng)性，調(diào)節(jié)動(dòng)物的焦慮情緒[58-59]。HPA軸是嚙齒類動(dòng)物應(yīng)激反應(yīng)的一條主要路徑，降低了HPA軸的反應(yīng)性可以緩解慢性應(yīng)激的累積效應(yīng)，一定程度上抑制應(yīng)激綜合癥發(fā)生，從而達(dá)到改善實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利的效果。

豐富環(huán)境還可以對(duì)動(dòng)物的社會(huì)行為產(chǎn)生影響。哺乳動(dòng)物經(jīng)歷的神經(jīng)元分化、成熟及突觸形成等過(guò)程對(duì)大腦的結(jié)構(gòu)和功能起決定性作用，可對(duì)其成年后的社會(huì)行為產(chǎn)生影響[2]。豐富環(huán)境可通過(guò)對(duì)動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)形成過(guò)程的影響增加動(dòng)物成年后的社會(huì)交往行為，降低焦慮水平。但目前豐富環(huán)境對(duì)動(dòng)物成年后社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力的影響效果尚有爭(zhēng)議：部分研究報(bào)導(dǎo)表明豐富環(huán)境可使動(dòng)物成年后攻擊性行為增多，競(jìng)爭(zhēng)能力增強(qiáng)，而另一部分研究結(jié)果顯示這種干預(yù)使動(dòng)物的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力和防御行為明顯下降。因此，這方面仍有待進(jìn)一步研究探討。但不論結(jié)果如何，豐富環(huán)境通過(guò)對(duì)動(dòng)物幼年時(shí)期的干預(yù)促使其成年后社會(huì)正性行為增加的作用都是不可否認(rèn)的。

2.2豐富環(huán)境的效果

豐富環(huán)境的效果具有時(shí)間依賴性。大部分研究文獻(xiàn)均表明豐富環(huán)境干預(yù)起效需要一定的時(shí)間，不同的干預(yù)方法所需的時(shí)間不一樣，但隨著干預(yù)時(shí)間的增加，其干預(yù)效果都會(huì)越加顯著。此外，使用同一類干預(yù)方法，但干預(yù)的條件或媒介不一樣也會(huì)產(chǎn)生不一樣的效果。例如對(duì)動(dòng)物進(jìn)行光照，不同的波長(zhǎng)決定了不同的色光，不同色光的干預(yù)效果自然有所差異。又如使用氣味干預(yù)時(shí)，想要達(dá)到最顯著的干預(yù)效果，不同的氣味所需要的濃度也各不相同[32]。這些信息提示，干預(yù)方法和干預(yù)條件需要在實(shí)驗(yàn)中對(duì)具體情況進(jìn)行具體分析。

2.3豐富環(huán)境的介入時(shí)機(jī)

豐富環(huán)境對(duì)各個(gè)年齡段的動(dòng)物都是有作用的，但某幾個(gè)時(shí)期介入會(huì)有特殊的效果。第一，對(duì)孕期及哺乳期的母鼠施加干預(yù)可以影響母鼠的母性行為[2]，還可通過(guò)母鼠對(duì)仔鼠產(chǎn)生影響。第二，由于豐富環(huán)境可以促進(jìn)神經(jīng)元及突觸的發(fā)生與再生，增加神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性，因而幼年期接受豐富環(huán)境干預(yù)的動(dòng)物相比于成年期才接受干預(yù)的動(dòng)物在認(rèn)知及記憶能力方面提升顯著。第三，一般老年期的動(dòng)物會(huì)有認(rèn)知及記憶功能衰退的現(xiàn)象，豐富環(huán)境對(duì)延緩此類衰退效果顯著[41]。此外某些豐富環(huán)境的介入時(shí)機(jī)還要根據(jù)動(dòng)物的實(shí)際情況來(lái)決定。例如處在哺乳期的仔鼠軀體運(yùn)動(dòng)能力明顯缺乏，但已具有聽、嗅的能力，同時(shí)根據(jù)豐富環(huán)境干預(yù)效果時(shí)間依賴性的理論，那么感官刺激類的手段就應(yīng)在此時(shí)甚至更早的時(shí)候介入，而運(yùn)動(dòng)器械類的物品即使此時(shí)介入也不會(huì)產(chǎn)生顯著的效果，因而應(yīng)當(dāng)延后。

2.4各類方法的聯(lián)合使用

在進(jìn)行豐富環(huán)境干預(yù)時(shí)應(yīng)注重各類方法的聯(lián)合運(yùn)用。首先，這是豐富環(huán)境干預(yù)效果最大化的需求。例如對(duì)于腦損傷動(dòng)物來(lái)說(shuō)，音樂可以促進(jìn)其腦部血管的生成，加速腦部一些結(jié)構(gòu)組織的再生，增加突觸的分支及密度；肢體運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練也對(duì)整個(gè)軀體功能的恢復(fù)具有重要作用；一些特殊營(yíng)養(yǎng)素的添加可以滿足機(jī)體受損時(shí)高消耗的要求，供給機(jī)體恢復(fù)。很顯然，若將這幾種手段聯(lián)合使用，促進(jìn)動(dòng)物整體恢復(fù)的效果顯然要優(yōu)于任何一種單一方式。其次，這也是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理方面的要求。任何一類干預(yù)方式只是從某一或某幾方面，一定程度的滿足了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的需求，只有將各種方法相互補(bǔ)充、相互配合，努力為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物營(yíng)造最接近自然條件的飼養(yǎng)環(huán)境，才能最大程度的滿足實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的天性需求，全面提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的福利水平。最后，這也是提高國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境豐富意識(shí)和水平，與國(guó)際接軌的要求?，F(xiàn)如今國(guó)際上普遍認(rèn)同適用于嚙齒類動(dòng)物的豐富環(huán)境應(yīng)由以下幾個(gè)部分構(gòu)成[60]：合適大小的籠盒，清潔、舒適的木質(zhì)墊料，紙質(zhì)筑巢材料，啃咬木棒，運(yùn)動(dòng)器械，庇難所，玉米、蘋果等蔬果每周兩次，食物均拋灑到墊料上?？梢?，國(guó)際上十分重視各類方法的聯(lián)合使用，并漸漸形成一定的規(guī)則固定下來(lái)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理一直是國(guó)際上對(duì)中國(guó)詬病較多的一個(gè)問題，為了提升國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行業(yè)水平，縮短與國(guó)際上的差距，我們應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)際上的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，重視各種環(huán)境豐富方法的聯(lián)合使用。

3展望

豐富環(huán)境種類眾多，方式多樣，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究與發(fā)展，現(xiàn)已被廣泛的用于醫(yī)療和科研工作的各個(gè)方面，并鮮有負(fù)面報(bào)導(dǎo)。豐富環(huán)境在醫(yī)療方面有著顯著的效果，并隨著這方面研究的進(jìn)一步發(fā)展，其輔助治療、促進(jìn)康復(fù)的作用還將被進(jìn)一步開發(fā)。豐富環(huán)境干預(yù)方法簡(jiǎn)單易行且成本低廉，用于嚙齒類動(dòng)物可以豐富其籠內(nèi)環(huán)境，有效的降低新生動(dòng)物的死亡率并有利于幼年期動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，從而起到提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)量的效果。因此，豐富環(huán)境干預(yù)可以廣泛的應(yīng)用于嚙齒類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的飼養(yǎng)和繁育過(guò)程，在今后我國(guó)提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)量工作中具有很高的應(yīng)用前景和借鑒價(jià)值。豐富環(huán)境是通過(guò)環(huán)境元素來(lái)產(chǎn)生作用，這表明借助環(huán)境修飾來(lái)影響生物機(jī)體是完全可行的，豐富環(huán)境就是圍繞著各種環(huán)境因子在進(jìn)行研究。而環(huán)境因子是多種多樣的，一旦有新的環(huán)境因子引入，就成為了豐富環(huán)境新的研究對(duì)象，豐富環(huán)境的領(lǐng)域也得到了拓展。如此，豐富環(huán)境本身可以不斷的向前發(fā)展。除了縱向發(fā)展外，豐富環(huán)境還可以與其他領(lǐng)域橫向串聯(lián)，通過(guò)與各類實(shí)驗(yàn)研究的交互作用發(fā)現(xiàn)新的問題，提出新的觀點(diǎn)與見解，促進(jìn)其他領(lǐng)域的發(fā)展。

綜上所述，現(xiàn)今豐富環(huán)境就已經(jīng)在輔助醫(yī)療和提升實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利方面發(fā)揮了顯著的作用，在未來(lái)的工作中也具有很高的應(yīng)用前景。豐富環(huán)境本身在向前發(fā)展，并與各類研究相互交叉，能幫助發(fā)現(xiàn)問題，帶動(dòng)各學(xué)科共同發(fā)展。而各學(xué)科發(fā)展的同時(shí)又能對(duì)豐富環(huán)境形成良好的反饋，從而又促進(jìn)了豐富環(huán)境的發(fā)展，形成一個(gè)良性循環(huán)。我們相信隨著科學(xué)研究領(lǐng)域的不斷拓寬、層次的更加深入，豐富環(huán)境的應(yīng)用將會(huì)更加的廣泛，作用將會(huì)更加凸顯。

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〔修回日期〕20141-11-20

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