不同運動方式干預對攻擊行為大鼠情緒行為的影響

張換鴿，黨延紅，胡柏平

(1.重慶市體育科學研究所，國家體育總局體質評價與運動機能監控重點實驗室，重慶 401331；2.萊蕪知臨教育科技有限公司，濟南 271100； 3.陜西師范大學體育學院，西安 710062)

攻擊是一種應激性反應，體現在機體外在的行為變化、情緒變化和機體內部的生理變化，當機體對應激反應不適應時，會做出非正常的行為反應[1]。攻擊分為兩種，主動型和反應型[2]，心理學和生物學數據支持攻擊性的雙峰分類，認為人類具有較低的反應性攻擊傾向和較高的主動性攻擊傾向[3]。攻擊對于大多數物種都具有適應性意義，對于獲取和保護領土、食物、伴侶和后代至關重要[4]，許多人類的攻擊性是來自當前的適應性，或者是來自于適應性策略[5]，攻擊性行為，尤其是獲勝經驗，在動物身上具有有益的特性，重復的攻擊性經驗可能會導致強迫性的病理性攻擊[6-7]，另外，一些精神障礙患者，如精神分裂癥、反社會人格障礙、沖動控制障礙、注意力缺陷障礙等，伴隨著對他人施加暴力行為或對自己進行自殘行為等攻擊升級形式，都具有較大的社會危害性[8]。具有攻擊性的個體是否會產生攻擊行為受該個體的認知評價、應對方式、社會支持和個性特點等的影響。社會發展過程中通過對個人及社會調查發現，較高的認知控制能力與低水平意向性憤怒和攻擊有密切聯系[9]。運動是良醫，運動對于不良情緒的改善及各種慢性疾病的改善具有良好的效果[10]，曠場實驗已被證實是檢測動物情緒、行為變化的一種常用的經典方法，為了研究運動對攻擊行為的影響，本研究建立大鼠攻擊模型，采用跳臺訓練和跑臺訓練兩種運動方式對攻擊行為大鼠進行運動干預，觀察各組大鼠在曠場實驗中情緒行為方面的變化。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

SPF級SD雄性大鼠50只，體重180～220 g，來源于西安交通大學醫學部實驗動物中心[SCXK(陜)2012-003]，飼養于陜西師范大學體育學院動物房，曠場實驗和運動訓練干預在陜西師范大學體育學院運動生理學實驗室完成，實驗方案經陜西師范大學人類或動物實驗對象審查委員會批準，并按實驗動物使用的3R原則給予人道的關懷。國家標準嚙齒類動物飼料喂養，自由飲水飲食，實驗室環境溫度(24±2)℃，濕度45%～55%，晝夜節律12 h/12 h，每天觀察動物生活習性及變化，作好記錄。

大鼠適應性飼養一周后隨機分為5組：安靜(A)組、攻擊模型(G)組、攻擊跳臺(GT)組、攻擊跑臺(GP)組、入侵(R)組，每組10只，其中安靜(A)組和入侵(R)組分別群居飼養，不作任何處理，攻擊模型(G)組、攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組單籠喂養一周后，采用單籠喂養+入侵鼠入侵建造攻擊模型，同時，攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組分別進行8周的跳臺訓練干預和跑臺訓練干預。

1.2 主要儀器

大鼠跳臺采用成都泰盟科技有限公司DT-200小鼠跳臺改造而成；大鼠跑臺采用杭州段氏制作 DSTp-202；曠場實驗采用淮北正華生物儀器設備有限公司的實驗裝置及軟件。

1.3 實驗方法

1.3.1 攻擊模型的建立

大鼠的攻擊模型建模方式較多，有Apomorphine誘導的大鼠攻擊模型、單籠飼養+給水剝奪的攻擊模型、單籠飼養+晝夜顛倒的攻擊模型、單籠飼養+入侵鼠的攻擊模型等，考慮到將大鼠神經內分泌系統的影響降到最低，同時能夠正常進行運動訓練，本研究采用單籠飼養+外來鼠入侵模型，即將建立攻擊模型的大鼠單獨飼養，之后將1只入侵(R)組大鼠引入單籠中，單籠飼養大鼠便會對入侵者發出攻擊。

具體措施：大鼠購回適應性喂養一周后，安靜(A)組和入侵(R)組分別群居9周，攻擊大鼠全部單籠喂養一周，適用環境，形成領地意識，隨后8周在單籠喂養的基礎上，每天18∶30～22∶30之間加入入侵鼠，前5 min為大鼠適應期，后6～15 min觀察攻擊鼠行為變化。

8周持續建模后篩選建模成功的大鼠進入下一步實驗，用混合攻擊得分評價建模結果，其中包括攻擊次數、攻擊時間、撕咬次數、攀壓持續時間、豎毛次數，混合攻擊行為得分作為大鼠攻擊行為的穩定參數，其復測信度較高[11]。

1.3.2 跳臺組快速力量訓練方案

本實驗參考小鼠跳臺原理對小鼠跳臺進行改裝重組，將兩個小鼠跳臺改裝成一個大鼠跳臺，并在原有跳臺的基礎上根據大鼠的運動能力進行了跳臺隔板高度的重新設置，以滿足大鼠的運動需求。跳臺訓練是利用電刺激迫使大鼠從跳臺底部跳到平臺之上，電刺激次數多了會對大鼠產生生理和心理的影響，因此，跳臺訓練的第一周為準備周，旨在讓大鼠學會跳臺并形成放到跳臺底部就自覺往上跳的條件反射，為無電刺激的跳臺訓練做好準備。具體跳臺訓練方案如下：大鼠訓練周期共8周，周二、周四、周六進行跳臺訓練，每次2組，組建間歇10 min，初始高度20 cm，每個高度水平適應后，持續訓練一周，跳躍能力提高后增加高度，跳臺高度遞增每次5 cm。

1.3.3 跑臺組快速力量訓練方案

跑臺訓練的第一周為準備周，開始跑臺上采用聲、光、電刺激，使大鼠適應跑臺訓練，逐漸取消聲、光、電刺激，為無外界刺激的跑臺訓練做好準備。參考以往研究的訓練強度，大強度與中等強度訓練[12]、間歇性沖刺訓練與耐力訓練[13]、大強度運動[14]，本實驗具體訓練方案如下：大鼠訓練每周5 d，周末兩天休息，共訓練8周，具體跑臺訓練方案如下：大鼠周一、周三、周五下午17∶00～20∶00進行跑臺訓練，每次持續訓練25～30 min，適應性低強度10 min→大強度訓練10 min→恢復性低強度10 min，第一周適應性訓練一周，強度為10 m/min，5 min→15 m/min，10 min→10 m/min，5 min，第二周開始，適應性低強度和恢復性低強度均為15 m/min，訓練強度每次增加5 m/min，每兩周增加一次。

1.3.4 曠場實驗行為學觀察

曠場實驗(opening field experiment)是檢測動物情緒行為的一種常用的經典實驗方法，以實驗動物在新奇環境中某些行為的發生頻率和持續時間來判斷動物在陌生環境中自主行為與探究行為的發生程度。曠場實驗裝置由曠場反應箱和數據自動采集處理系統兩部分組成，曠場箱底邊長50 cm×50 cm，內壁涂黑，底面平均分為25個4 cm×4 cm小方格，正上方1 m處架數碼攝像頭，其視野可覆蓋整個曠場內部。曠場光照為自然光照和人工照明相結合，晴天時利用自然光照明，陰天時用四個日光燈照明。實驗室背景噪音控制在65 dB以下，室內靜音，實驗觀察時間為5 min，每只鼠實驗結束后，用10%的酒精消毒清洗方箱內壁及底面，以免上一只大鼠余留的信息(如動物的大、小便、氣味)影響下一只大鼠的行為表現[15]，每次動物僅進行一次行為測定。最后結果采用計算機軟件對大鼠運動軌跡進行分析和人工計數分析相結合。

大鼠攻擊模型建模成功后，對攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組大鼠進行為期8周的運動訓練，分別在訓練中期(第四周)及訓練后期(第八周)進行曠場行為學檢測。實驗參數主要有：站立次數(upright time)、跨格數(crossing number)、修飾次數即洗臉理毛次數(washing and shaving time)、排便次數(defecation time)、平均速度(mean speed)、中央活動路程(central activity distance)、中央活動時間(central activity time)、總路程(total distance)等。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 大鼠曠場實驗中人工記錄相關指標的變化

站立次數方面，在訓練中期，與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組站立次數呈顯著性增加(P<0.05)，其余各組之間站立次數無顯著性差異。在訓練后期，各組大鼠之間站立次數無顯著性差異，見表1。

跨格數方面，在訓練中期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組呈非常顯著性減少(P<0.01)，攻擊跑臺(GP)組呈顯著性減少(P<0.05)。與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組呈非常顯著性增加(P<0.01)，攻擊跑臺(GP)組呈顯著性增加(P<0.05)。在訓練后期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組呈顯著性減少(P<0.05)，攻擊跑臺(GP)組呈顯著性增加(P<0.05)。與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組均呈非常顯著性增加(P<0.01)，見表1。

修飾次數方面，在訓練中期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組和攻擊跑臺(GP)組呈非常顯著性減少(P<0.01)，攻擊跳臺(GT)組呈顯著性減少(P<0.05)。與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組呈顯著性增加(P<0.05)，攻擊跑臺(GP)組無顯著性差異(P>0.05)。在訓練后期，與攻擊模型(G)組相比，攻擊跑臺(GP)組呈顯著性增加(P<0.05)，其他各組之間均無顯著性差異，見表1。

排便次數方面，在訓練中期，各組排之間均無顯著性差異。在訓練后期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組、攻擊跳臺(GT)組、攻擊跑臺(GP)組均呈非常顯著性減少(P<0.01)，見表1。

2.2 大鼠曠場實驗中行為學軟件分析相關指標的變化

平均速度方面，在訓練中期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組呈極顯著性降低(P<0.01)，攻擊跳臺(GT)組呈顯著性增加(P<0.05)。與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組均呈非常顯著性增加(P<0.01)。在訓練后期，安靜(A)組和攻擊模型(G)組之間無顯著性差異，與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組均呈顯著性降低(P<0.05)，見表2。

中央活動路程方面，在訓練中期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組呈顯著性減少(P<0.05)，其余各組之間均無顯著性差異。在訓練后期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組、攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組均呈非常顯著性減少(P<0.01)，與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組呈顯著性增加(P<0.05)，見表2。

中央活動時間方面，在訓練中期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組呈非常顯著性減少(P<0.01)，攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組均呈顯著性減少(P<0.05)。與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組均呈非常顯著性增加(P<0.01)。在訓練后期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組、攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組均呈非常顯著性減少(P<0.01)。與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組呈顯著性增加(P<0.05)，攻擊跑臺(GP)組呈顯著性減少(P<0.05)，見表2。

總路程方面，在訓練中期，與安靜(A)組相比，攻擊模型(G)組呈非常顯著性減少(P<0.01)。與攻擊模型(G)組相比，攻擊跳臺(GT)組和攻擊跑臺(GP)組均呈非常顯著性增加(P<0.01)。在訓練后期，與安靜(A)組相比，攻擊跑臺(GP)組呈顯著性減少(P<0.05)，其余各組之間無顯著性差異，見表2。

表1 各組大鼠曠場實驗中站立次數、跨格數、修飾次數、排便次數的變化

注：與安靜(A)組相比，*P<0.05；與模型組相比，△P<0.05。

Note. Compared with tranquil (A) group,*P<0.05. Compared with model group,△P<0.05.

表2 各組大鼠曠場實驗中平均速度、中央活動路程、中央活動時間、總路程的變化

注：與安靜(A)組相比，*P<0.05；與模型組相比，△P<0.05

Note. Compared with tranquil (A) group,*P<0.05. Compared with model group,△P<0.05

3 討論

3.1 大鼠曠場實驗中人工記錄相關指標變化的討論

曠場實驗利用動物對陌生環境的恐懼，主要在周邊區域活動較多、在中央區域活動較少的原理，研究動物的焦慮行為[16]。曠場實驗是評價實驗動物在新異環境中自主行為、探究行為與緊張度的一種方法。垂直得分反映動物對周圍環境的不確定性和探究趨勢[17]，站立次數是大鼠垂直活動的指標，反映了大鼠對外界的探究活動和好奇心理?？绺駭当硎敬笫笤趫鱿渲械淖邉忧闆r，反映大鼠水平活動的興奮性。修飾次數反映了大鼠對自身的關注程度，也有研究認為修飾次數反映大鼠的警覺性[18]。排便次數反映了大鼠的緊張情緒。訓練中期，攻擊模型組大鼠活動的興奮性和對自身的關注度均降低，單籠飼養對大鼠形成了一定的壓力和影響，兩種運動干預對攻擊模型大鼠興奮性、探究行為和對自身關注度等行為變化均有不同程度的提高，而且跳臺運動對大鼠行為的影響程度更明顯。訓練后期，經過跑臺運動和跳臺運動干預的攻擊性大鼠的興奮性極顯著提高，并對自身的關注度顯著增加，兩種運動均使大鼠探究行為增多，緊張情緒降低，但兩種運動之間不具顯著性差異。

3.2 大鼠曠場實驗中行為學軟件分析相關指標變化的討論

曠場實驗中大鼠總運動距離和總穿格數、中央區域運動距離與中央區域停留時間都具有良好相關性，平均速度的變化反映了大鼠的活躍程度，中央運動路程和中央活動時間反映了大鼠對新鮮環境的好奇程度和探究行為，運動總路程的變化反映了大鼠自主活動度。有研究提出，以大鼠總運動距離等指標能更直接地反應動物的興奮程度，從而避免了傳統的人為觀察、手工記錄所造成的標準不一致性、主觀性程度大、費時費力等缺點，也很好的解決了觀察人的行為對實驗動物的“二次應激”的不足，取得更加真實準確的實驗數據[19]。在實驗過程中，攻擊模型(G)組大鼠探究行為、活躍程度和自主活動度均顯著性降低，情緒的焦慮和緊張度較高。經過跳臺運動和跑臺運動干預4周后，大鼠的探究能力、興奮性及活動度均顯著增加。因曠場實驗能夠直觀反映出實驗動物在單位時間內的運動距離、速度等指標，也被運用于運動功能的替代性評估[20]。在運動后期，運動干預的變化不明顯，尤其是跑臺運動干預后的大鼠興奮性、探究行為及自發活動顯著性降低，與模型組無顯著性差異，這可能是運動強度和運動量較大，導致大鼠產生了運動性疲勞。有研究發現，慢性疲勞綜合征(CFS)模型組小鼠在周邊區域活動的總時間和總路程又顯著低于對照組小鼠，CFS 小鼠畏懼空曠場地的特性強于對照組小鼠，其焦慮水平增高，其自發活動和探索能力明顯降低[21]。在本實驗中，可能是訓練周期較長，長期的入侵攻擊誘導及訓練負荷的加重，導致后期安靜(A)組之外的幾組大鼠出現了心理抑郁和焦慮的現象。歐陽俊彥等[22]的曠場實驗結果中，情緒應激大鼠在中央區域的停留時間明顯減少，總運動距離和直立次數差異均無顯著性，認為焦慮水平高的動物傾向于停留在周邊區域，反之，中央區域的探究次數和時間越多，焦慮水平則越低。

適宜的跳臺運動和跑臺運動對攻擊模型大鼠的焦慮、緊張情緒和動作行為有明顯改善。曠場實驗中采用人工計數指標和軟件計數相結合，更能準確的反映出大鼠的自發行為和運動表現的變化，研究中大鼠建模的周期偏長，應注意每天觀察大鼠表現并做好實驗記錄。運動訓練的負荷量嚴格把控，注意觀察大鼠運動時和運動后的的反應，避免后期運動負荷過大，導致運動性疲勞和焦慮情緒的產生，從而影響到大鼠的行為表現，后期的研究進一步探討更加適宜的運動干預周期，從生物化學的角度，研究這兩種不同運動方式對攻擊性個體的影響。