在啮齿类行为学检测的五大核心体系中，感觉功能检测是评价实验动物外周感受器—中枢传导通路结构与功能完整性的核心表型板块。感觉功能是动物对机械、温度、伤害性、声、气味等不同模态外界刺激进行信号转导、神经编码与中枢感知的综合能力：依赖各类特异性外周感受结构（如伤害性感受器、耳蜗毛细胞、嗅上皮感觉神经元等）将物理或化学刺激转化为神经电信号，再经脊髓丘脑束、三叉丘脑束、脑干听觉通路、嗅神经-嗅球-嗅皮层等专属传导通路逐级上传至中枢，最终形成感知。感觉模态覆盖痛觉、触觉、温度觉、听觉、视觉、嗅觉、本体觉等多个维度，本篇聚焦科研场景中应用最广泛的三类经典范式：痛觉（伤害性感知）、听觉（声刺激反射）、嗅觉（气味感知与偏好），从核心原理、关键指标、适用场景等方面进行系统拆解与详细解读。

一、痛觉

1.福尔马林实验（Formalin Test）——持续性炎性痛检测金准

福尔马林实验由Dubuisson & Dennis（1977）建立，属持续性疼痛（持续性炎症痛）模型，是评价抗炎/中枢镇痛药物与炎性痛机制的经典范式。

1）基本原理

通常将稀释福尔马林注射于动物足底皮下，诱发可预测的双相疼痛反应：Ⅰ相（0-5 min，部分实验室延长至10 min）源于甲醛直接刺激C纤维与Aδ纤维外周伤害性感受器；Ⅱ相（15-60 min）源于继发性中枢敏化（脊髓背角神经元可塑性改变）。通过记录自发缩足、抬足、舔足时间量化痛行为。

2）核心指标及含义

· Ⅰ相缩足/舔足累积时间：反映急性外周伤害性传入强度。

· Ⅱ相缩足/舔足累积时间：反映中枢敏化与持续性痛，对镇痛药更敏感。

· 两相比值：辅助判断药物作用倾向于外周还是中枢环节,若Ⅱ相抑制更明显→中枢作用；若Ⅰ相、Ⅱ相抑制相当→外周作用。

3）适用场景

炎症性疼痛、软组织/关节痛模型、抗炎与多靶点镇痛药筛选。

? 操作要点：注射体积与时相划分因品系、实验室protocol而异，须预实验标定；各组注射位点、浓度、环境严格统一；实验前将动物整笼移入测试室适应15-30 min，轻取轻放避免应激。

图1. 福尔马林实验示意图

（Yoo JJ et al., J Pain, 2023）

2.热板实验（Hot Plate Test）——急性热痛经典法

热板实验由Woolfe & MacDonald（1944）发明，属急性痛模型，常用于评估药物镇痛效应。

1）基本原理

将动物置于预热金属平板，热刺激经外周热感受器诱发疼痛，动物会依次出现抬足、舔足、跳跃等梯度化保护性反应；常以首次舔后足作为判定终点，记录从刺激开始到首次舔足的潜伏期作为痛阈指标。

2）核心指标及含义

· 痛反应潜伏期（Latency）：出现舔足等反应的时间，潜伏期越短提示热痛敏越显著。

· 截止时间（Cut-off）：动物无反应时需及时终止（常规参考20 s），防止组织烫伤。

3）适用场景

急性热痛敏评价、药物（如吗啡类）中枢镇痛效应初评。

? 操作要点：热板温度常用55℃左右；给药组与对照组随机分组；实验前将动物整笼移入测试室适应15-30 min；必须设置截止时间，禁止过强刺激造成损伤。

3.甩尾实验（Tail-Flick Test）——脊髓水平急性热痛

甩尾实验由D'Amour & Smith（1941）提出，属脊髓水平反射，以热光源或恒温水浴作用于鼠尾诱发甩尾躲避反射，较热板实验更单纯地反映脊髓伤害性反射。

1）基本原理

热刺激作用于鼠尾，动物产生甩尾反射以躲避伤害性热刺激；记录从刺激开始到甩尾的时间作为痛阈读数。因不受动物运动协调性干扰，常用于反映脊髓水平的伤害性反射与镇痛药效。

2）核心指标及含义

· 甩尾潜伏期：从刺激开始到出现甩尾反射的时间。

· 给药后多时间点曲线：于15/30/60 min等时点重复测定，反映药效时程。

3）适用场景

急性热痛评价与脊髓水平镇痛药筛选（常与热板实验互为印证）。

? 操作要点：同一时间点可重复测量2-3次取均值，两次刺激间保留足够间隔避免热累积；正式实验前预调光源强度，使动物基线潜伏期落在3-4s（大小鼠通用常规范围），无反射时设置10 s截止时间避免组织烧伤；全程保持仪器参数、光源强度、环境条件一致；必须设置截止时间，严禁超时造成组织损伤。

4.Von Frey丝实验（Von Frey test）——机械性触诱发痛

Von Frey丝（Semmes-Weinstein单丝）用于检测机械性触诱发痛（allodynia）与痛觉过敏；常配合神经病理性痛模型[如脊神经结扎（SNL）、部分坐骨神经结扎（PSL）、慢性压迫性损伤（CCI）]使用——这类模型模拟外伤/疾病/毒素导致的慢性异常痛，是临床前镇痛研究的主流模型。

1）基本原理

以不同克重的尼龙丝垂直刺激动物后足足底，通过标准阈值测算方法得到50%缩足反应对应的机械阈值，以此量化机械痛敏与触诱发痛（allodynia）程度。

2）核心指标及含义

· 机械性触痛阈值（g）：阈值下降提示机械痛敏/触诱发痛。

· 时程曲线：术后6 h/1/3/5/7 d动态监测神经病理痛的发展进程。

3）适用场景

神经病理性疼痛机制与药物评价；DRG/初级感觉神经元靶向干预研究（如AAV靶向感觉神经元）。

? 操作要点：每次刺激间隔≥15 s；小鼠常用上限26 g，无反应不再加力；术前测定基础阈值，术后定点复测；实验前动物适应环境，操作轻柔统一。

图2. Von Frey丝实验示意图

（Sun Y et al., J Headache Pain, 2025）

二、听觉

1.听觉惊跳反射实验（Acoustic Startle Reflex，ASR）——基础听觉功能检测

1）基本原理

给予短暂强声刺激（突发宽带噪声/纯音脉冲），动物产生不自主全身惊跳反应，由加速度/力传感器记录反应幅值。ASR是评价听觉敏感度与基础惊跳反应的核心范式；其变式前脉冲抑制（PPI）常用于感觉运动门控缺陷研究。

2）核心指标及含义

· 惊跳幅度（Amplitude）：对声刺激的反射强度，反映听觉敏感度与惊跳反应基线。

· 惊跳潜伏期：从声刺激到出现反应的时间。

· PPI：弱前脉冲对强脉冲惊跳的抑制率，反映感觉运动门控功能。

3）适用场景

听力/听觉通路功能评价、感觉门控相关神经精神疾病（精神分裂症、孤独症谱系障碍（ASD）等）模型研究、耳毒性药物筛查。

? 操作要点：需在隔音室内进行，以背景白噪声掩蔽环境声；固定声强、脉冲时长与上升沿参数；动物先适应测试环境；同批实验固定时段、穿插测试以排除昼夜节律影响。具体声强与脉冲参数须依原始文献与仪器说明书校准。

三、嗅觉

1.嗅觉习惯化和去习惯化测试（Olfactory Habituation/Dishabituation Test）——嗅觉识别

1）基本原理

利用动物对重复呈现的同种气味反应逐渐减弱（习惯化）、更换新气味时反应恢复（去习惯化）的特性，评估嗅觉识别与辨别能力，通常记录嗅探时长或靠近气味源的时间。

2）核心指标及含义

· 习惯化斜率：同种气味重复呈现时嗅探时长的衰减速率。

· 去习惯化增量：更换新气味后嗅探时长的回升幅度，反映嗅觉辨别能力。

3）适用场景

嗅觉功能缺损评价（神经退行、嗅上皮损伤、鼻脑轴研究）、气味识别与记忆相关研究。

? 操作要点：气味以棉签/滤纸片非接触方式呈现，每轮固定呈现时长与间隔；每轮测试后彻底清除残留气味；同批实验固定时段。气味种类、浓度、呈现顺序须依文献方案校准。

图3. 嗅觉习惯化和去习惯化测试装置

（Takahashi H et al., Bio Protoc, 2017）

2.嗅觉偏好测试（Olfactory Preference Test）——气味趋向

1）基本原理

利用动物对特定气味的天然趋向/回避特性（如社会性气味、食物气味、捕食者气味），在多隔室或双选择装置中记录其在各气味区的停留时间与进入次数，量化气味偏好程度。

2）核心指标及含义

· 气味区停留时间占比：气味偏好程度的直接指标。

· 进入次数：反映探索驱动强度。

· 选择潜伏期：首次进入目标气味区的时间。

3）适用场景

社会性嗅觉、食物/信息素偏好、捕食者气味应激、鼻脑轴（嗅觉→情绪/内分泌）回路研究。

? 操作要点：采用双/多隔室装置，气味源固定且不可接触（避免动物摄入）；实验环境彻底去味、光照条件统一；同批动物穿插测试。

图4. 嗅觉偏好测试验证：小鼠对食欲性气味天然偏好，对厌恶性气味主动回避

（Wu J et al., Genes (Basel), 2020）

四、结果解读与共性避坑

1. 结果解读核心原则

· 基线先行：先确认各组基础阈值、运动状态无显著差异，排除全身混杂因素后，再解读感觉功能组间差异。

· 模态边界清晰：各范式仅反映对应感觉模态表型，结论不跨模态、不超指标泛化推论。

· 重视动态时程：慢性痛、药效评价需多时间点监测，避免单时点下定论。

· 多范式互证：同一感觉模态需多种范式交叉印证，结果一致性越高，结论可靠性越强。

2. 共性实验避坑要点

· 环境参数统一：痛觉实验恒温隔音，听觉实验屏蔽环境噪声，嗅觉实验彻底去味；全程固定光照、温度条件。

· 操作标准一致：刺激位点、力度、时长统一；人工判定指标固定判定标准，降低主观偏差。

· 规避应激干扰：轻柔抓取、实验前环境适应，避免急性应激影响痛阈与行为反应。

· 严守伦理底线：热刺激设截止时间防烫伤，声/气味控制强度防损伤，恪守动物福利原则。

· 控制刺激频次：避免短时间内重复同质刺激，防止习惯化、耐受效应掩盖真实表型。

参考资料

教材：《神经生物学实验原理与技术》第1.10.1、1.10.3章经典实验方案。

基金项目：国家自然科学基金面上项目「P2X受体参与雌激素调节外周痛觉转导及机制研究」（项目编号：2008-C0106，申请代码：C0106感觉系统神经生物学）。

文献：

1.Yoo JJ, Hayes M, Serafin EK, Baccei ML. Early-Life Iron Deficiency Persistently Alters Nociception in Developing Mice. J Pain. 2023 Aug;24(8):1321-1336. doi: 10.1016/j.jpain.2023.03.012. Epub 2023 Apr 3. PMID: 37019165; PMCID: PMC10523944.

2.Sun Y, Cao J, Xu C, Sun J, Liu X, Shi Z, An S, Zhao D, Sun D, Wang X, Zhao G, Zhang C, Li G, Xiao J, Yang J, Zhao H. Lateral habenula-rostromedial tegmental nucleus circuit mediates inflammatory pain in mice. J Headache Pain. 2025 May 6;26(1):105. doi: 10.1186/s10194-025-02052-w. PMID: 40329200; PMCID: PMC12057000.

3.Takahashi H, Tsuboi A. Olfactory Habituation-dishabituation Test (Mouse). Bio Protoc. 2017 Mar 5;7(5):e2154. doi: 10.21769/BioProtoc.2154. PMID: 34458470; PMCID: PMC8376611.

4.Wu J, Liu P, Chen F, Ge L, Lu Y, Li A. Excitability of Neural Activity is Enhanced, but Neural Discrimination of Odors is Slightly Decreased, in the Olfactory Bulb of Fasted Mice. Genes (Basel). 2020 Apr 16;11(4):433. doi: 10.3390/genes11040433. PMID: 32316323; PMCID: PMC7230403.

5.Kondoh K, Lu Z, Ye X, Olson DP, Lowell BB, Buck LB. A specific area of olfactory cortex involved in stress hormone responses to predator odours. Nature. 2016 Apr 7;532(7597):103-6. doi: 10.1038/nature17156. Epub 2016 Mar 21. PMID: 27001694; PMCID: PMC5094457.

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