动物的行为研究

动物行为实验方法学研究的回顾与展望动物行为学是研究动物各种行为的功能（function) 、机制 ( mechanism) 、发展 ( development) 和进化( evolution) 的一门学科［1］。动物行为学最初的研究对象是正常动物，后来扩展为实验动物，从而对生命科学尤其是神经科学的发展发挥了重要的支撑作用。动物行为实验方法学 ( experimentalmethodology based on animal behavior research) 是动物行为学的重要内容，是融合动物学、医学、药学、生物学、电子工程、计算机和信息等多学科的基础理论、技术和方法，以正常和( 或) 实验动物为对象，在自然界或实验室内，以观察和实验方式对动物的行为信息进行采集、分析和处理，将其实验结果类比和推演到人，研究其行为信息的生理和病理意义的新兴学科。动物行为实验由于是动物整体生理和心理状态综合、全面和实时效应的反应，被认为是人类疾病表现和发病机制研究，新药发现、安全和风险监测分析的基本实验手段，在医学、药学、生命科学和军事医学等研究领域具有不可替代的地位和作用，越来越受到国际科学界的广泛重视。但目前为止，国内外未见动物行为实验方法领域的综述文章。本文对动物行为实验方法进行系统简介，为基于动物行为实验的科学研究提供参考。动物行为实验方法学的发展历史动物行为实验方法的起源要追溯到公元前 384 ～ 公元前 322 年，现代医学奠基者 Aristotle 在其著作中，论述了用人工观察的方法描述并记录了 540应用人工观察方法，研究不同物种动物的行为发生发展 机 制。德 国 的 Johunn Pernaller 和 法 国 的 Chorles George Lereg 分别对鸟和大型动物的物学家 H． S． Jennings 出版了第一本与动物行为实验方法学相关的专著《原生动物的行为》。1927 年， Pavlov 利用狗完成的经典的条件反射实验，首次对动物学习记忆行为的产生现象进行了系统研究，发表的《大脑两半球机能讲义》专著使得实验动物行为学研究在国际上引起广泛重视和关注，各种动物Ting Bogen 和 Lorenz 在自然和半自然条件下，对动物的行为进行了长期的研究，形成了动物行为分析和行为生态研究相结合的实验动物行为学 。20世纪 30 年代，B． F． Skinner 利用自行研制的斯金纳箱研究鸽子的操作性条件反射行为，为后来的操作式条件反射学习记忆行为研究奠定了基础 。当然，这些人工手段为主的研究方式的缺陷是显而易见的，如限制了同时进行实验的动物数量，使得实验周期延长，不但耗费大量的人力、物力，而且对于一些要求较短实验周期的动物模型无法进行研究;其次，人工观察会对动物行为本身产生影响，影响实验环境; 最后，实验者通过观察动物行为及其变化进行记录，在描述实验结果时不同的实验人员可能有不同的记录，不能确保实验结果的精确性、客观性和完整性，并且人肉眼观察到的信息是有限的。世纪以来随着红外传感器、阻断磁场、多普勒转换等新兴检测技术的出现，动物行为学实验方法有了质的跨越，实现了从人工到机械化自动监测的转变。一些新的行为学实验方法不断用于动物行为学研究，可以采集动物外表活动表现 ( 自发活动、吃、喝、站立、惊恐、颤动、癫痫、静止、睡眠) ，并进行长时监测，同时使得行为学的客观和定量评价成为可能。我国科学家自上世纪 80 年代开始，研制开发了以红外感应、压力传感等传统技术为主的动物自发活动、学习记忆、疼痛等行为实验方法。张均田等应用红外感应原理的跳台和避暗实验方法，进行了十二种化学药品对小鼠学习记忆损害的比较研究。不过，这些实验方法仍需要专家经和大量的劳动，容易导致疲劳和注意力分散，数据标准有内在的可变性和主观性; 而且主要采集的是动物单一的行为活动，不能提供对复杂行为学、或伴随发生的生理或生物力学变化的评价。需要重复测试同一批动物，或应用大量的动物才能获得多信息。二十世纪随着计算机的出现，计算机、成像、电子工程和信息等多种新兴学科的迅速发展和各种新技术向动物行为实验领域的交叉渗透融合，一些能同时捕获多种行为信息的设备不断问世，动物行为学实验方法不断得到改进和完善。如荷兰EnthoVision、法国 ViewPoint、西班牙 Smart 等动物行为分析系统，可以获得动物在特定区域的运动路程、运动轨迹、站立次数、时间、速度、进入该区域的频次等 。自动智能化的动物行为分析系统的研究对象可以涵盖大小鼠等啮齿类动物、斑马鱼 、大型哺乳动物等 。动物在群体中的行为更接近动物行为的本质。近年来，动物个体在群体行为的研究方法有所突破，实现了动捕食行为进行了研究。Darwin 1859 年《物种起源》、1871年《人类的由来》的问世，开始了将动物行为实验结。1906 年，动物的精准识别，长时检测，并可同时检测动物的多种行为。德国 TSE 公司建立的一体化智能行为学分析系统 ( 智能笼， IntelliCage) ，应用异频雷达收发机技术，可以精确识别在一个家笼环境中，在各种生活状态下的单只动物，从而获得多只动物在群体、家笼环境下的行为学数据，包括空间学习任务，焦虑测试，日夜节律，食物辨别和操作式强化等主要行为学模块。 Pels czi 等将 16 只小鼠同时放在一个智能笼里，究东莨菪碱对群体环境下、不同时间窗的C57BL /6J 小鼠逆反学习能力的影响，减少了实验人员和陌生ＲFID( radio-frequency identification) 技术识别、跟踪动物，建立了群体条件下，长时间研究动物社会行为的检测系统。采用非侵入式的颜色识别法，Ballesta 等建立了多摄像头 3D 实时追踪系统，研究非人灵长类动物的社会行为 。中国科学家以计算机视觉技术为重点，相继研发出了生理信号计算机自动测试与分析系统、学习记忆、抑郁和自发活动行为检测分析系统 。这些自动化、智能化的动物行为分析系统可以同时检测和分析许多行为学和生理现象，如焦虑、抑郁、学习、记忆、运动等活动模式，可以对动物行为进行长时监测，从而获得动物行为昼夜节律等更为丰富的信息，能在同一时间内评价许多行为过程，使得动物行为学实验具有高通量特性，而且减轻动物实验中运用动物带来的伦理问题。借助生物信息学工具对这些庞大的行为信息数据进行复杂的统计分析和数据挖掘，使得行为信息的捕获、收集、翻译和解析变为可视化的数据，并存储为计算机可识别的数据格式; 提供实时捕捉分析功能，亦可对存储的视频记录进行离线分析; 对检测的事件可以通过点击来自动回 / 播放相应事件对应的视频，便于校验; 可记录分析动物实验过程中的多种实验参数等等，满足了许多有行为学实验需求却没有特定计算机技术研究人员的需求，不仅使传统行为学研究过程自动化和客观化，而且使行为分析更精确、简便和可靠。动物行为实验方法分类动物行为实验方法早期研究主要是为学习记忆行为设计的，后来发展为情绪表达、运动行为、社交行为、疼痛及成瘾性等行为实验方法。目前主要的行为学实验包括学习记忆行为实验、抑郁行为实验、焦虑行为实验、恐惧行为实验、自发活动行为实验、节律行为实验、攻击行为实验、防御行为实验、繁殖行为实验、社会行为实验等，社会行为实验指沟通行为实验、利已行为实验、等级行为实验等。研究最多的主要是学习记忆、情绪和运动行为等。1 学习记忆行为实验方法学习是神经系统接受外界环境变化获得新行为和经验的过程，记忆是指对学习获得的经验或行为的保持，包括获得、巩固、再现及再巩固四个环节。学习和记忆二者是互相联系的神经活动过程，学习过程中必然包含记忆，而记忆总是需要以学习为先决条件。研究者设计了多种学习记忆行为实验方法用于评价学习记忆。学习 记 忆 行 为 实 验 方 法 的 开 掘 者 包 括Thorndike、Pavlov 和 B． F． Skinner 等。1937 年 Skinner 首次建立了基于操作的学习记忆行为实验方法 － 斯金纳箱。1930 年，Tolman 和 Honzik 应用个单元的 T 型迷宫，研究大鼠的潜伏学习( latent learning) 。后来，多单元迷宫演变为目前应用的 T 迷宫。1939 年，Dennis 首次定义了大鼠在 T 迷宫中的自发交替( spontaneous alternation) 行为，认为大鼠能够 对 探 索 过 的 臂 产 生 内 起 抑 制 ( internalinhibition) ，而进入没有探索过的臂，从而增加发现食物的机会。1979 年，Barnes 建立了巴恩斯迷宫( Barnes maze) ，动物不需要限食，基于其天生的探索特性，应用噪音、强光和暴露的开放环境作为应激手段，促使动物寻找目标洞。1981 年，Morris建立了水迷宫方法，基于动物厌恶水环境的特性，强迫实验动物游泳，学习寻找隐藏在水中的平台。水迷宫是学习记忆行为学评价的另一个标志性事件，主要用于海马依赖的空间参考记忆和工作记忆的研究。1988 年，Ennaceur 等基于动物天生对新奇物体的探索特性，建立了新物体识别 ( novel object recognition test) 评价方法，与其他评价方法比较，该方法不需要学习训练，无需禁食禁水，不用施加惩罚或奖赏刺激，对动物的应激影响较小，与人类的再认记忆检测相似类的再认记忆检测相似。大小鼠的触屏认知系统也相继问世，用于认知功能的评价，尤其在神经精神疾病药物筛选中发挥重要作用 。非人灵长类动物具有与人类相似的大脑结构，具备高级脑功能，可以被训练完成特定类型的测试任务，对评价认知能力、情绪反应等具有啮齿类动物无法替代的作用。触屏测试认知系统是目前广为接受的灵长类动物认知行为的评价方法。该方法源于人的神经行为测试的计算机化形式。剑桥神 经 心 理 测 试 自 动 化 组 合 ［NeurobehavioralCambridge Neuropsychological Test Automated Battery CANTAB) ］是触屏认知测试系统的经典设备。动物通过触摸屏，完成高通量的系列模块化测试，如强化认知、内外空间的设置变化与视觉辨别、对显示符号的短暂识别和不识别、空间记忆、选择序列反应时测试和成对结合学习等 。

在动物行为的相关研究中，识别动物个体是最昂贵、最耗时的环节之一。这限制了科学家能够研究的行为范围和种群规模。科学家尝试了很多识别方法，例如在鸟腿上绑色带，但这会让鸟类承受压力。现在，这类问题有望通过人工智能模型解决了。据美国“优睿科”网站7月27日消息称，法国、德国、葡萄牙和南非的研究人员近日在《生态学和进化方法》杂志中宣布，他们的一项最新研究首次证明，人工智能（AI）可以训练计算机识别鸟类的不同个体。论文第一作者、法国功能与进化生态学中心（CEFE）的Andre Ferreira博士介绍：“我们的研究结果表明，计算机能够始终如一地识别出几十种鸟类个体。通过计算机辅助，我们为克服野生鸟类研究中最大的局限之一——准确识别种群个体提供了解决方案。”在这项研究中，科学家引入了人工智能技术，先收集成千上万的、已做好标记的鸟类图像，然后再用这些数据来训练和测试AI数据模型。这项研究是AI技术在鸟类研究中的首次成功应用。Ferreira博士解释：“非侵入性动物自动识别技术的发展，完全摆脱了作标记的程序，同时不再受研究人员操作的影响。这是该研究领域中的重大突破。这一系统有很广阔的应用前景，可以解决很多难题。”然而，获得具有标签的动物照片是困难的，这是技术的主要瓶颈。研究人员通过建造带有摄像机阱和传感器的馈送器，成功克服了这一挑战：一方面，研究中的大多数鸟类个体都携带了被动集成应答器（PIT）标签；另一方面，鸟类喂食器上的天线能够用这些标签读取鸟类的身份，并触发开启摄像机。研究人员训练人工智能模型识别了几种常见鸟类的图像，如野生大山雀、群居织雀和圈养斑胸草雀。之后，人工智能模型对若干陌生的个体图像进行了识别。结果显示，它对野生物种的识别准确率超过90%，对圈养斑胸草雀的识别准确率高达87%。科界原创 编译：朱明逸 审稿：alone 责编：雷鑫宇 期刊来源： 《生态学和进化方法》期刊编号： 2041-210X原文链接： https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-07/bes-rbf072120.php版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。

1.清洁共生关系清洁共生关系是自然界广泛存在的一种现象，比如鸟给鳄鱼清洁口腔，清洁鱼给客户鱼提供清洁服务，那么最有意思的是，很多被清洁的对象都是属于肉食性动物，长相凶残的也不少，这些提供清洁服务的动物们为什么会如此放心的进入它们的大嘴里而不怕被一口吃掉呢？要知道很多服务者并非不好吃，那些小鱼小虾们也没有那么多的神经细胞来进行协调沟通啊。根据调查研究发现，服务对象在进行服务时往往会进行一系列的动作来试探和表明自己的来意，针对不同的客户，采取不同的策略。这种跨越种族的共生关系可以说是十分的有趣。最让我佩服的就是最初的被清理者和清理者了，一个敢张嘴，一个敢进嘴。2.飞檐走壁牛羊是我们最常听到牲畜，羊肉串更是美味无比啊。山羊只有短短的四肢和蹄子，如何能在悬崖峭壁上来去自如呢，可事实确实如此。山羊可以在最陡峭的山崖上行走自如，这主要是因为山羊的蹄子外壳坚硬，中间还是分开的，能帮助它们勾住几乎看不见的缝隙，同时蹄子底下有厚肉垫且身材细长苗条，能让它们稳稳的站在悬崖峭壁上。而攀岩主要靠的是富有肌肉力量的肩膀和异常粗壮的脖子，山羊的攀岩技能与生俱来，哪怕是小山羊也可以毫无畏惧的爬到峭壁上，有时候山羊们还会爬到树上获取食物。3.团结就是力量说起团结就不得不提蚂蚁这种生物了。所有人都知道蚂蚁是群居动物，靠着协作分工进行生存繁衍，它们的团结与生俱来。搬运食物，应对灾害，甚至发起攻击，庞大的蚂蚁军团往往会做出一些让人惊讶的事情。比如在面对洪水的时候，一些蚂蚁会用自己的身体搭成救生筏，以此来躲避洪水。在遇到一些裂缝时，它们甚至会用自己的身体来搭建出一座桥梁，蚂蚁是可以利用非常简单的规则就能做出复杂的、能自我组装和自我调节的集体结构。而说起进攻，最可怕就是常听说的食人蚁了，虽然自己并没有见过，不过总会听到关于它们的恐怖，当成千上万的食人蚁经过时，很多动物往往会在很短的时间里变成一副骨架，想想就觉得恐怖。

个体识别是开展动物行为和动物生态研究的基础。近半个世纪以来，借助动物本身特征(如斑纹、颜色、伤疤等)或人为标记特征(如烙印、刺青、染色、环志、无线电项圈及遗传标记等)等进行个体识别，极大地丰富了人类对动物及其行为的认识。比如，人们突破了个体识别技术后，才揭开野生金丝猴社会的神秘面纱。然而，长期以来，个体识别的数据采集主要依靠人工观察记录，非常依赖观察者自身的经验，并极大的受制于天气、地形等研究条件，数据采集可靠性、效率和连续性都难以持续保障。日前，西北大学金丝猴研究团队郭松涛教授利用神经网络模型进行动物特征的检测、追踪和识别，率先开发出具有完全国产自主知识产权的 Tri-AI动物个体识别系统，实现了适用于多物种的个体识别的研究目标，而且可实现全天候24小时的动物研究，华商报记者 宁峰 /文【来源：华商网】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

01为什么人类会研究环境？因为环境和我们每个人息息相关。怎么研究？需要回顾历史。如果把20世纪人类的发展放在整个人类发展过程中，你会发现该时期太不正常了。那就是动物的行为沉沦。2019年6月份，非洲东部降雨量丰富，发生了蝗灾。次年2月，蝗灾已经蔓延到了伊朗等国。差不多在同一时间内，巴基斯坦等地也发生了蝗灾。问题来了，这些蝗虫去哪里了呢？其实都被消灭了。怎么消灭的？环境变化消灭的。蝗虫为何能形成蝗灾？为何又会消失，咱们看看曾经的一个实验就差不多知道了。021968年，美国研究者卡尔宏做过一个实验，给4只老鼠提供了一个完美的环境，让他们有用不完的食物和水。需要知道的是，封闭环境可容纳老鼠数量为3840只。最大数量还没有到，老鼠的社会结构就崩溃了。具体表现在哪？伤害幼崽、雄性个体之间打斗等等。持续崩溃，又有了无社交行为、消极生活等情况。该实验就是动物行为沉沦实验，行为沉沦后，无法维系原先的复杂社会结构。为什么蝗虫难养殖？蝗灾为何很容易就会发生？03原因就是动物行为沉沦，大棚里的蝗虫处于安逸的状态，导致了社会结构崩溃。蝗灾消失后，一些蝗虫会蛰伏起来，等待下一次。只要是环境适合，蝗灾就能快速发生。2020年印度蝗灾，之所以没影响我国，就是因为山脉挡了一下，西藏等地的气候不适合蝗虫生存。在现代社会，人们也开始沉沦了，这在日本表现很明显，很多男性不想社交，一直活在一个安逸的空间，不愿意谈恋爱。20世纪的人来，似乎拿地球的未来开玩笑。1820年，全球的GDP达到了6950亿美元，1900年，全球的GDP达到了1.98亿美元，1950年，全球的GDP高达5.37万亿美元。1992年，全球的GDP达到了28万亿美元。04再来看人口数据，1820年，全球人口增长到了10亿，现在到了70亿。全球GDP高涨和人口激增的背后，人类付出了巨大的环境代价。世界就是这么大，人类越来越多，空间越来越有限，会不会“沉沦”是一个值得深思的问题。至于美国研究者的说法对不对，这个就没法评判了。在当今世界，很多议题需要全人类合作，像使用核弹让小行星偏离轨道、制造行星加热器等等。05往期精彩文章古埃及如何保证王室血统的纯正？方法让人难以理解，孩子成活率低不考虑婚事，不计较薪酬，她终生嫁给国家事业，却在55岁跳塔自杀1955年授衔时，他没职务在身，上级派人通知他，后成开国中将1931年，两位国军将士率1.7万人加入我军共同抗日，最终却被暗杀他一生与蒋介石唱反调，被害后老蒋坦言：能取代我的人被我除掉了文章题目：什么是动物的行为沉沦？GDP高涨和人口激增，人类付出什么代价？文章作者：离央配图声明：本文所用图片均源于网络，侵删盗用警告：本账号已与“维权骑士”签约，可实时监测全网盗用文章行为，请遵守道德底线，莫做伸手党！

对于很多家中养了宠物的人来说，他们都知道宠物有时候会很奇怪，它们会做出某些让主人也捉摸不透的事情。而在动物界的一些成员，他们所存在的一些行为可要比宠物们更加奇特多了。通过今天的文章，小编就要为你介绍，7种不同的动物身上存在的奇怪行为。011、欧非肋突螈：肋骨从两侧穿出在弱肉强食的大自然中，为了能够生存下去，有许多动物会采取一些防御措施。有一些动物的防御措施或许会让人感到非常意外，例如欧非肋突螈。这种动物有一种奇怪的行为，它会将肋骨从侧面身体里穿出。而这种奇怪的行为就是一种防御机制，这种机制对其本身伤害很小。它还会从身体上的特殊腺体分泌毒素，被毒素包裹的肋骨形成了一种非常有效的刺痛机制。对于许多野生动物来说，这的确是个威胁，但这种机制对人类却是无害的。虽然肋骨穿破了身体，可作为蝾螈种类中的一种，欧非肋突螈同样拥有强大的再生能力，它的肋骨和身体都会重新生长起来。022、乌鸦：躺在蚂蚁巢穴上，鼓励蚂蚁爬上身体乌鸦是相当聪明的一种动物，它们的身上有太多神秘而又有趣的行为。例如，它们能够记住人脸，而且有一些还能够模仿其它动物的声音。如果乌鸦碰到了一只死去的鹿，想吃鹿肉，但又无法咬开厚厚的皮，它们就可能会通过模仿狼或狐狸的声音，来吸引这些动物来咬开鹿的身体。等这些动物吃饱离开了以后，乌鸦就会到来鹿的尸体旁，吃起鹿的内脏。乌鸦的行为中最奇怪的一件或许就要属它们会躺在蚂蚁巢穴上，鼓励蚂蚁爬在自己身上的行为了。它们这么做是为了能够借助于蚂蚁给自己“洗澡”。因为一些蚂蚁种类体内的甲酸含量有一种有效的化学物质，可以杀死乌鸦身上寄生虫和细菌。蚂蚁的叮咬可能会带来某些刺痛，但有一些研究也表明，乌鸦也可能从这样的刺痛中获得乐趣。033、蚓螈：蚓螈母亲用自己的身体喂孩子蚓螈从外观上看，就像一条蛇一样，但它其实是类似于青蛙的两栖动物。这种黏糊糊的两栖动物可以通过坚硬的头骨装入泥土中挖洞。它们有着一个非常奇怪的行为：在小蚓螈出生了以后，它们会额外生长一层富含营养和脂肪的皮肤供孩子食用，小蚓螈会使用特殊形状有点像钩子的牙齿刮下母亲的皮肤进食。044、沙漠蜘蛛：消化内脏给孩子进食都说母爱是伟大的，这也适用于动物界。沙漠蜘蛛甚至会因此而舍去自己的生命。沙漠蜘蛛具有非凡的消化系统，当它们孵化出了小蜘蛛了以后，就会开始消化自己的身体，分解并反流以为它的后代提供食物，但它会暂时保留重要器官让自己还能够存活下去。但随着时间的推移，所有能够消化的内脏都会被蜘蛛妈妈消化完，以至于最终只剩下一个外壳。055、猎蝽：把猎物尸体当衣服穿猎蝽是一种非常奇怪的东西，它会将猎杀的动物的尸体当成衣服穿在自己身上。它们会用长长的下颌骨捕捉猎物，并注射一种毒素，再瞬间使受害者瘫痪，并开始溶解其内脏。在进食完了溶解的内脏了以后，然后利用它们外骨骼上的粘性分泌物把尸体顶到背上。而这些尸体会不断的积累，变得越来越多，看起来就好像背着壳一样。这种奇怪的行为实际上是为了进行伪装，因为被猎杀动物的气味会掩盖到它原本的气味，可以帮助猎蝽避免被掠食者发现。066、鹦嘴鱼：睡觉时为自己创造一个“蚊帐”鹦嘴鱼的色彩非常显眼，它会使用自己喙状牙齿蚕食珊瑚礁，它最特别的是其睡觉前的行为。在鹦嘴鱼睡觉前大约一个小时里，它们会从嘴里喷出浓稠的粘液，这些透明的粘液会将它们包裹起来，就好像是一个蚊帐一样。它们这么做是为了在睡觉的时候掩盖住自己的气味，并驱除寄生虫。而且粘液还因为包含抗氧化剂而被认为有助于修复其身体损伤。077、企鹅：喷射便便企鹅是让许多人感到喜爱的动物，但很多人可能不知道企鹅有着一个非常不雅的行为，那就是喷射它的便便。企鹅的身体里粪便积累到一定程度了以后，会以惊人的速度射出。研究发现，洪堡企鹅可以以大约每小时8公里的速度喷射粪便，喷射的距离可以达到134厘米远，而它们的身高通常只有70厘米。它们这么做似乎是为了保持巢穴的整洁，但是却给其它同类带来了困惑，因为它们可能会不小心将粪便喷溅到其它同类身上。

应激、焦虑和抑郁是密切相关的现象，大多数焦虑和抑郁患者都曾经历严重的心理应激事件。因此，应激事件被看作焦虑和抑郁的原因，或者至少是在遗传基础上的诱因，能够导致情绪障碍的产生。焦虑和抑郁动物模型就是将动物置于一系列应激性情境中（潜在的或实际的威胁，急性的或慢性的），使其产生情绪障碍，然后应用特定的手段来对行为和生理指标进行检测，从而探讨此情绪障碍的深入机制，以及鉴定和筛选抗焦虑药或抗抑郁药。1.1 焦虑动物模型焦虑是由预先知道但又不可避免的、即将发生的应激性事件引起的一种预期反应，以恐惧、担心、紧张等精神症状为主要表现，同时多伴有心悸、多汗、手脚发冷等植物神经功能紊乱，其核心症状为担忧。从进化的角度讲，动物所表现的防御反应是人类恐惧和焦虑反应的原始成分。因此，动物所表现的恐惧样反应与人类的焦虑反应是相似的，这就是焦虑动物模型的行为学基础。人类的焦虑反应主要表现为逃避现实、逃跑行为、警觉性提高，同样的行为反应也可在动物身上观察到。例如，当动物面临一种不熟悉的环境时，动物就会表现出一系列的行为和生理反应，包括探究行为的抑制、呆滞、逃走、心率加快、排尿、血浆皮质酮水平增加等。这些反应可看作动物面临危险情景时防御反应系统的激活。因此，通过科学比较可认为人类和动物具有相同的焦虑情绪状态。焦虑和抑郁 生物 学机制的研究已经获得了飞速发展，逐渐深入到分子和基因水平。但是，由于研究领域的自身特点，焦虑和抑郁动物模型的研究却发展相对缓慢。而且，在应用过程中研究者倾向于使用比较经典的动物模型，由此，这也限制了其发展。1.2 行为学检测方法目前常用的焦虑动物模型主要包括两类：一类是基于动物非条件化的模型，根据其行为特点又可分为探究行为模型和社会行为模型。探究行为模型主要包括比较经典的高架十字迷宫实验和旷场实验。高架十字迷宫测验将动物置于迷宫的中央区，然后在一定的时间内观察动物分别进入开臂和闭臂的时间和次数，由于开臂和外界相通，对动物来说具有一定的新奇性同时又具有一定的威胁性，动物在产生探究好奇心的同时也会产生焦虑反应。如果焦虑水平高，则动物会离开开臂退缩到闭臂中，反之则在开臂停留更多的时间，对开臂的探究次数也增多。旷场实验中，中心区域对动物来说是潜在的威胁情境，而外周区则相对安全，因此，如果动物的焦虑水平高则倾向于停留在外周区，反之，对中央区的探究次数及时间就会增加。利用相似的原理，Crawley 等人则利用动物对明亮地方具有天然的厌恶和好奇倾向建立了明- 暗箱实验，动物逃离明亮区域时间长则表示焦虑水平高。社会行为模型包括天敌暴露、社会隔离、母爱剥夺等。最初的天敌暴露模型一般是将动物暴露在对其生命具有强烈威胁性的另一动物面前，例如将大鼠暴露于猫或具有很强攻击能力的另一雄性大鼠前，则天敌会对动物进行猛烈的攻击，由此造成其焦虑水平提高。但这样的模型往往会造成躯体的创伤，此后研究发现只是将天敌或者将天敌的排泄物暴露于动物面前，而不进行躯体的攻击也能够造成很强烈的焦虑反应，因此，后来广泛采用可视天敌暴露和天敌气体暴露等模型。另一类焦虑模型是基于条件反射的模型，主要包括饮水冲突模型、条件性电击等。饮水冲突是将动物的饮水行为和不确定的电击结合起来，动物如果想满足饮水的需要就可能会受到电击的创伤，由此造成动物在饮水和避免电击之间的趋避冲突，产生焦虑反应。型号：XR-XY210而条件性电击模型中，将某种信号和电击随机结合起来，信号出现后可能会出现电击，也可能不出现电击，由此造成动物的期待性焦虑反应。这类模型在模拟人类的焦虑反应，预测抗焦虑药物方面是非常有效的，但其中不可避免的包含有电击这类物理应激的成分，使心理应激中躯体应激的比例增大，是其主要缺陷。此外还存在着众多有效的焦虑应激模型，林文娟等人最近建立的空瓶应激模型已经证明是一种有效的焦虑应激模型。经过几次固定时间的饮水学习之后，在饮水时间给予动物空瓶，能够诱发动物出现攻击，撕咬瓶子和笼子，频繁修饰等焦虑反应，同时还伴有肾上腺素、去甲肾上腺素以及皮质酮水平的升高，较好的模拟了人类焦虑的行为和生理反应。焦虑的动物模型中有些主要用来建立动物模型，而有些既可以建立模型也可以用来测量焦虑情绪的水平，不同的动物模型这两种作用的比例有所差别，其中天敌暴露、饮水冲突、社会隔离和母爱剥夺常用来建立焦虑动物模型，而高架十字迷宫和旷场实验则既可以建立模型也可测量焦虑反应。要想证明焦虑模型是否激发了动物的焦虑反应就应该寻找测量焦虑反应的途径和指标。通常利用动物对应激性或新异形事件的行为或生理反应来测量动物的焦虑反应。动物的这些厌恶性情境包括空旷的空间，明亮或者具有一定高度的地方，所有这些构成了利用探究测验测量动物焦虑反应的基础。经典的测量动物焦虑反应的方法是高架十字迷宫测验和旷场实验。这些新异的环境对动物来说具有潜在的生存威胁性。因此，激发了动物的探究性防御反应，通过探究行为来反映动物的焦虑情绪，是建立在陌生情景下动物的焦虑水平和探究行为的二因素理论之上的。主要行为观察指标包括：（1 ）探究行为的抑制，动物对开臂的探究次数减少，在开臂停留的时间减少，中央格的探究格数减少，动物对明亮的地方产生回避；（2 ）恐惧反应增加，动物的排尿、排便次数明显增加，频繁修饰；（3 ）社交行为减少，互嗅、互追的行为明显减少，动物倾向于逃避其它动物。

原文以 Are personalities genetically determined? Inferences from subsocial spiders 为标题发布在 BMC Genomics 期刊与其他物种相似，蜘蛛也会表现出可以被描述为“个性”的个体行为。在这篇发表于BMC Genomics 的文章中，作者阐明了基因对这一现象的影响。养宠物的人会意识到动物在行为上有很大的个体差异。例如，一些狗在参观一个新地方时很好奇，很独立，而另一些狗则很胆小，会观察主人的反应。研究动物行为的研究人员现在认识到，同种动物个体之间的这种差异（有时被称为“动物性格”）是普遍存在的，并影响着个体与环境的相互作用。读者们可能会惊讶地发现，尽管蜘蛛个头很小，但它们一直是动物性格变化研究的重点。一些种类的蜘蛛表现出一系列协调的行为特征，这些特征在不同个体之间有所不同，但一定时间内在某个特定个体中却非常一致。这些行为通常介于“大胆”和“羞怯”之间。大胆的个体能从假装的攻击中快速恢复，并且在攻击一个被蛛丝缠绕的新猎物时具有较短的延迟期，而羞怯的个体在攻击猎物前往往会花更多的时间来装死。在过去的十年里，这些个性特征已经在不同的生态和社会环境中被研究过。虽然之前的多代研究提供了一些证据，表明一些性格特征可能会从亲本那里遗传给后代，但我们对这些复杂行为特征的遗传基础缺乏了解。即使在蜘蛛之外，对行为特征的遗传学研究也落后于对身体特征的研究，比如体色。这有几个原因，首先，测量行为是具有挑战性的，因为它必须用活的有机体来完成。其次，研究人员认为，行为是由基因和个体之前的经历共同决定的，因此，基因变异和行为特征之间不太可能存在完美的联系。最后，考虑到许多行为特征的复杂性，我们预计它们会受到多个基因的影响，而发现这种模式的能力却是有限的。在一定时间内，蜘蛛个体会表现出一致的行为然而，寻找与感兴趣的特征相关的遗传标记很重要，它使我们能够调查行为的起源和潜在原因。遗传标记也成为未来研究的一个有价值的工具。BMC Genomics 上的一项新研究试图通过识别与栉足蛛（Anelosimus studiosus）的性格特征相关的遗传标记来填补这一知识空白。今天，基因组学的进步促进了对生物体中遗传关联的研究，而这在以前的遗传研究中并不是重点。为了使用这些新兴的工具，Jonathan Pruitt和我对田纳西州东部河流和湖泊的蜘蛛进行了采样。我们使用了标准的行为测试（惊吓测试）来确定每个蜘蛛个体在受到干扰后的恢复时间（在这种情况下，间断的空气气流作用于蜘蛛的身体）。在测试后动作很快的蜘蛛被认为是大胆的，而那些几分钟内持续装死的个体被认为是羞怯的。由于该物种在环境中生活于多雌群居群体或单独的巢穴中，我们还记录了每个个体来源群体的社会结构。Pruitt和他的同事先前证明了社会群体是由大胆和羞怯的个体组成的，所以这两个变量（社会性和大胆）被分开考虑。在对这些行为特征进行评分后，我们使用双重消化限制性酶切位点关联的DNA测序（ddRADseq）对200多只蜘蛛的基因组中约0.1%的部分进行了测序。同时，我们对一个蜘蛛个体的全基因组进行测序和组装。尽管由于蜘蛛基因组具有挑战性（基因组较大且具有大量的重复序列），基因组组装后仍然高度碎片化，但这个基因组帮助我们确定了ddRADseq标记的相对位置。最终，我们确定了一组与蜘蛛胆大的个性相关的7个遗传标记。在每个标记处，携带有两个该片段的拷贝（= 纯合子）往往更大胆，而携带另一种序列的纯合子个体往往更胆小。杂合的个体（即每个序列都只有一个拷贝的个体）往往表现出居中的恢复时间。这些标记相互关联，基因组的这个区域解释了胆大这一特性中11%的变异。基因标记相互联系，形成每只动物的“个性”这表明，这一基因组区域对蜘蛛性格有显著影响，但也表明这不是基因组中唯一影响性格的部分。我们还不知道这些标记是否在一个基因内，或者这个基因组区域是否影响基因调控。我们没有发现任何与每个个体的社会结构相关的标记。就社会结构和个性而言，我们的基因组扫描很可能漏掉了有趣的变异，因为只研究了每个蜘蛛个体基因组的一部分。尽管如此，蜘蛛性格特征遗传基础的发现开辟了多个新的研究方向。研究新发现的基因组区域附近的基因及其功能，将开始揭示它们如何影响行为。在生物个体的层面上，我们可以衡量每个基因变异如何影响个体和群体的成功。在种群水平上，我们可以研究维持这种遗传变异的机制。总而言之，这项研究迈出了激动人心的第一步，将当代动物行为和遗传学研究融合到这个广泛存在的有趣物种中。更广泛地说，由于这种现象在动物中非常普遍，这一发现有助于我们在更大范围的生物群体中理解动物的个性。BMC Genomicsdoi: 10.1186/s12864-019-6172-5

11月6日消息，近日，DeepMind与生态学家和环保人士合作开发了一个新的机器学习方法，来帮助坦桑尼亚的塞伦盖蒂国家公园（Serengeti National Park）研究整个非洲动物群落的动物行为。DeepMind通过利用一个含有丰富野生动物照片的数据集来训练机器学习模型，以自动检测、识别和计算动物数量。据介绍，目前该机器学习系统能够正确识别大约50种大型物种，和人类的标记员一样准确。