オープンフィールド（動物実験）
実験動物実験

カルビン・S・ホールによって開発されたオープンフィールドテスト（OFT ）は、科学研究において動物（通常はげっ歯類）の一般的な運動活動レベル、不安、探索意欲を測る実験テストである。[1] [2] [3] [4]しかし、オープンフィールドにおける行動がどの程度不安を測るかについては議論の余地がある。[5]オープンフィールドテストは、動物が刺激や物体を認識する能力を評価することで記憶を評価するために使用できる。同じ概念を用いて記憶を評価するために使用される別の動物テストとして、新規物体認識テストがある。[6]

コンセプト

ネズミやマウスなどの動物は、明るい場所での開放的な環境を本能的に嫌う傾向があります。しかし、脅威となる刺激を感知すると、探索行動も示します。不安レベルが低下すると、探索行動が増加します。不安レベルが上昇すると、移動量が減少し、フィールドの壁際に留まろうとする傾向が強まります（接触走性）。[7] [4]

実験デザイン

円形の広場

オープンフィールドとは、逃亡防止のための壁が設けられた競技場です。一般的に、フィールドにはグリッドと四角い十字が描かれています。フィールドの中央は他の四角と区別するために異なる色でマークされています。現代のオープンフィールド装置では、赤外線ビームやビデオカメラと関連ソフトウェアを使用して、評価プロセスを自動化することができます。[8]

ストレッチ姿勢

オープンフィールドテストで測定された行動パターンには以下が含まれる：[9]

  • 線横断 – げっ歯類が 4 本足すべてでグリッド ラインを横断する頻度 (運動活動の尺度)。壁付近の活動と中央の活動に分けられることもあります。
  • 中央の四角形への進入 – げっ歯類が 4 本足すべてで中央の四角形に入る頻度。
  • 中央広場の滞在時間 – 中央広場に滞在した時間。
  • 立ち上がり – 野外でげっ歯類が後ろ足で立ち上がる頻度。前足が支えられていない立ち上がり行動と、前足が囲いの壁に寄りかかる同様の行動は、それぞれ異なる遺伝的・神経的メカニズムに基づいており、支えられていない立ち上がり行動の方が不安のより直接的な指標となる可能性がある。[10] [5] [4]
  • ストレッチアテンド姿勢 - げっ歯類が頭部と肩部を前方に伸ばし、その後元の位置に戻る頻度。頻度が高いほど不安レベルが高いことを示す。
  • 排便と排尿 – 排便と排尿の頻度については議論があります。排便の増加は不安の増加を示すと主張する科学者もいます。一方、これに反対する科学者もおり、排便と排尿は感情の表れを示すものではあっても、必ずしも不安とは限らないと主張しています。

前述の特性は、個別に検討すれば通常は物理的に容易に解釈できるものの、動物の運動パターンの複雑さを十分に捉えきれない場合が多い。そのため、これらの特性間の相互作用によって不明瞭になる可能性のある、より高度なマルチパラメータモデルが必要となる。最近の研究では、分数ブラウン運動（fBm）モデルにおける異常拡散が、特定のクロスオーバー点によって区切られる2つの異なる漸近的スケーリング領域を通じて、典型的な動物の運動パターンを効果的に特徴付けることができることが実証されている。このクロスオーバー点は、実験に使用された動物の神経生理学的状態に依存することが示された。さらに、本研究で特定された運動モデルは、ゾーン遷移イベントを記述するレベルクロッシング統計量などの従来のパラメータと関連付けられている。この関連付けにより、オープンフィールド試験結果の特徴付けにおいて従来用いられてきたスカラー指標をモデルベースの観点から再現することが可能となり、従来の枠組みにおける結果の解釈可能性が向上する。[11]

論文[12]では、革新的な動物追跡ツールと、歩行解析のためのモデルベースアプローチの初期検証が提示されています。この手法は、主に分数ブラウン運動（fBm）とその改良型を含むランダムウォーククラスモデルを活用しています。これらのモデルは、近年、動物追跡や行動解析への応用において大きな注目を集めています。複数の運動パラメータや様々なモデルの人為的な組み合わせに依存する従来のアプローチとは異なり、fBmベースのモデルは、限られた数の自由パラメータを特徴としています。これらのパラメータは物理的に解釈が容易であるため、モデルは効率的であるだけでなく、直感的にも理解しやすいものとなっています。

批判

このテストが葛藤に基づいているという仮定は、厳しく批判されてきた。[引用が必要]批評家は、不安を測定する際には、それぞれの選択に肯定的な結果と否定的な結果の両方があるべきだと指摘している。[引用が必要]これにより、OFTでは示されない、より信頼性の高い観察結果が得られる。 [引用が必要]

この検査が最初に開発された際、一般的な抗不安薬であるベンゾジアゼピンを用いて薬理学的に検証されました。5 -HT-1A部分作動薬や選択的セロトニン再取り込み阻害薬といった、不安治療効果が実証されている新しい薬剤は、この検査では一貫性のない結果を示しています。[7]

不安は特発性であるため、動物モデルには制御できない欠陥があります。そのため、オープンフィールドテストは、高架式十字迷路や明暗箱テストなどの他のテストと組み合わせて実施する方がよいでしょう。[13]

動物の種類によって異なる結果が得られることがあります。[4]機器やグリッドラインが異なると、結果が異なる場合があります。[14]

参照

参考文献

  1. ^ Denenberg VH (1969年7月). 「ラットのオープンフィールド行動：それは何を意味するのか？」Annals of the New York Academy of Sciences . 159 (3): 852–9 . Bibcode :1969NYASA.159..852D. doi :10.1111/j.1749-6632.1969.tb12983.x. PMID  5260302. S2CID  39079157.
  2. ^ Hall CS, Ballachey EL (1932). 「野外におけるラットの行動研究：比較心理学の方法論への貢献」.カリフォルニア大学心理学出版物. 6 : 1–12 .
  3. ^ スタンフォードSC (2007年3月). 「オープンフィールドテスト：車輪の再発明」. Journal of Psychopharmacology . 21 (2): 134–5 . doi :10.1177/0269881107073199. PMID  17329288. S2CID  37028127.
  4. ^ abcd Crusio WE (2013). 「探索行動の遺伝学」. Crusio WE , Sluyter F, Gerlai RT , Pietropaolo S (編). 『マウスの行動遺伝学』ケンブリッジ大学出版局, イギリス. pp.  148– 154. ISBN 978-1-107-03481-5。
  5. ^ ab Sturman O, Germain PL, Bohacek J (2018年9月). 「探索的飼育：オープンフィールドテストで記録された文脈およびストレスに敏感な行動」. Stress . 21 (5): 443– 452. doi :10.1080/10253890.2018.1438405. PMID  29451062. S2CID  19952338.
  6. ^ Antunes M, Biala G (2012年5月). 「新たな物体認識記憶：神経生物学、検査手順、そしてその改良」.認知処理. 13 (2): 93– 110. doi :10.1007/s10339-011-0430-z. PMC 3332351. PMID 22160349  . 
  7. ^ ab Ennaceur A (2014年8月). 「無条件不安のテスト ― 落とし穴と失望」. Physiology & Behavior . 135 : 55–71 . doi :10.1016/j.physbeh.2014.05.032. PMID  24910138. S2CID  19974405.
  8. ^ Samson AL, Ju L, Ah Kim H, Zhang SR, Lee JA, Sturgeon SA, 他 (2015年11月). 「MouseMove：げっ歯類の運動および認知テストを半自動で解析するオープンソースプログラム」. Scientific Reports 5 16171. Bibcode :2015NatSR...516171S. doi :10.1038/srep16171. PMC 4632026. PMID 26530459  . 
  9. ^ Crusio WE, Sluyter F, Gerlai RT, Pietropaolo S (2013). 「マウスのエトグラム」.マウスの行動遺伝学.ケンブリッジ大学出版局, イギリス. pp.  17– 22. ISBN 978-1-107-03481-5。
  10. ^ Crusio WE (2001年11月). 「マウスの探索行動の遺伝学的解析」.行動脳研究. 125 ( 1–2 ): 127–32 . doi :10.1016/S0166-4328(01)00280-7. PMID  11682103. S2CID  28031277.
  11. ^ Bogachev, Mikhail I.; Lyanova, Asya I.; Sinitca, Aleksandr M.; Pyko, Svetlana A.; Pyko, Nikita S.; Kuzmenko, Alexander V.; Romanov, Sergey A.; Brikova, Olga I.; Tsygankova, Margarita; Ivkin, Dmitry Y.; Okovityi, Sergey V.; Prikhodko, Veronika A.; Kaplun, Dmitrii I.; Sysoev, Yuri I.; Kayumov, Airat R. (2023-03-01). 「動物の運動軌跡における持続的レジームと反持続的レジームの複雑な相互作用を、行動パターンプロファイルの顕著な特徴として理解する：不安テストデータの自動化された堅牢なモデルベースの定量化に向けて」 バイオメディカル信号処理および制御. 81 104409. doi :10.1016/j.bspc.2022.104409. ISSN  1746-8094.
  12. ^ Bogachev, Mikhail; Sinitca, Aleksandr; Grigarevichius, Konstantin; Pyko, Nikita; Lyanova, Asya; Tsygankova, Margarita; Davletshin, Eldar; Petrov, Konstantin; Ageeva, Tatyana; Pyko, Svetlana; Kaplun, Dmitrii; Kayumov, Airat; Mukhamedshina, Yana (2023-02-02). 「オープンフィールドアリーナにおけるマウスの運動活動と行動側面のビデオベースマーカーフリートラッキングとマルチスケール解析：アルツハイマー病に関連する複雑な歩行障害の定量化への展望的アプローチ」Frontiers in Neuroinformatics . 17 . doi : 10.3389/fninf.2023.1101112 . ISSN  1662-5196. PMC 9932053. PMID 36817970  . 
  13. ^ Ramos A (2008年10月). 「不安の動物モデル：複数 の試験は必要か？」Trends in Pharmacological Sciences 29 (10): 493–8 . doi :10.1016/j.tips.2008.07.005. PMID  18755516.
  14. ^ Kulesskaya N, Voikar V (2014年6月). 「明暗箱およびオープンフィールドアリーナにおけるマウスの不安様行動の評価：機器と手順の役割」. Physiology & Behavior . 133 : 30–8 . doi :10.1016/j.physbeh.2014.05.006. PMID  24832050. S2CID  35795658.
「https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Open_field_(animal_test)&oldid=1315042157」より取得