这是神经科学研究中雌性小鼠的案例

长期以来，老鼠一直是神经科学研究的核心部分，它提供了一个灵活的模型，科学家可以控制和研究它，以更多地了解大脑复杂的内部运作。从历史上看，研究人员在实验中更喜欢雄性小鼠而不是雌性小鼠，部分原因是担心雌性的激素周期会导致行为变化，从而影响实验结果。

但哈佛医学院的一项新研究挑战了这一观点，并表明对于许多实验来说，这种担忧可能是不合理的。

这项研究结果发表在3月7日的《美国科学》杂志上当代生物学，揭示了雌性小鼠，尽管持续的激素波动，表现出探索行为这比她们的男性同龄人更稳定。

研究人员使用一种通常在实验室环境中研究的小鼠，分析了这些动物在自由探索开放空间时的行为。他们发现激素周期对行为的影响可以忽略不计，而雌性小鼠个体之间的行为差异要大得多。此外，在老鼠内部和老鼠之间，雄性的行为差异甚至比雌性更大。

研究小组说，这一结果强调了将两性纳入小鼠研究的重要性。

“我认为这是非常有力的证据，如果你在研究自然主义的、自发的探索行为，你应该把两性都包括在你的实验中——它导致了这样的争论，在这种情况下，如果你只能选择一种性别来研究，你实际上应该研究女性，”桑迪普·罗伯特·达塔说，他是HMS布拉瓦尼克研究所的神经生物学教授，他与东北大学的丽贝卡·山斯基共同领导了这项研究。

从啮齿动物到人类:偏见的历史

当神经科学家们努力更好地了解人类大脑时，他们经常求助于老鼠，达塔认为老鼠是“理解大脑工作原理的旗舰脊椎动物模型”。

这是因为老鼠和人类的大脑共享相当多的结构组织和遗传信息，因此科学家可以轻松地操纵老鼠的基因组来解决特定的实验问题，并建立人类疾病的模型。

“我们对基因和神经回路之间的关系，以及神经活动和行为之间的关系的大部分了解，都来自于对老鼠的基础研究，而老鼠模型很可能会成为我们对抗一系列神经和心理疾病的真正核心工具，”Datta说。

50多年来，研究人员在实验中优先使用雄性小鼠，这种做法在神经科学领域最为突出。事实上,2011年的分析发现雄性小鼠的单性别神经科学研究是雌性小鼠的五倍多。随着时间的推移，这种做法导致了对女性大脑的更差的了解，可能导致了对女性精神和神经疾病的误诊，以及对女性有更多副作用的药物的开发- Shansky在一篇文章中概述了这个问题2021年的角度来看在自然神经科学．

在动物研究中普遍存在的性别差异在历史上也反映在涉及人类的研究中。

“这种偏见始于基础科学，但其影响被纳入药物开发，并导致药物生产的偏见，以及药物如何适合不同性别，”主要作者、哈佛医学院神经生物学研究员达纳·利维说。例如，Levy指出，焦虑、抑郁和疼痛等症状在雌性小鼠和女性小鼠身上的表现与在早期药物测试中更常使用的雄性小鼠不同。

来解决性别歧视的问题科学研究2016年，美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)发布了一项政策，要求研究人员在实验中包括男性和女性受试者和样本。然而，后续研究表明纵观科学学科而且专门研究神经科学表示进展缓慢。

神经科学领域长期存在这种偏见的原因很复杂，达塔说，“部分原因是普通的性别歧视，部分原因是保守主义，因为人们研究雄性老鼠太久了，他们不想做出改变。”

然而，可能排除雌性小鼠的最大原因，Datta说，源于一种广泛的假设，即它们的行为广泛地受到雌激素和黄体酮等激素的周期性变化的影响——这是啮齿动物的月经周期，被称为发情周期。根据Datta和Levy的研究，已知发情状态对小鼠的某些社会和性行为有很强的影响。然而，关于情情状态在其他行为环境中的影响的数据一直是混合的，导致了Datta所说的“文献中真正的分歧”。

达塔说:“我们想测量发情周期对探索的基本模式有多大影响。”“我们的问题是，老鼠激素状态的这些持续变化是否会影响其他老鼠神经回路在某种程度上，这让研究人员感到困惑。”

利维补充说:“我们和其他人一样认为，加入女性只会让我们的实验复杂化。所以我们说，‘为什么不测试一下呢?’”

测试的假设

研究人员在一个圆形的开放场地(行为神经科学实验的标准实验室设置)对一种普通实验鼠的基因相同的雄性和雌性进行了研究。在实际操作中，该测试包括将一只老鼠放在一个5加仑的家得宝桶中20分钟，并使用摄像机以3D方式记录下老鼠自由探索空间时的运动和行为。研究人员用棉签擦拭每只雌性老鼠，以确定它们的发情状态，并对同一只老鼠重复多次水桶测试。

该团队用MoSeq分析了这些视频，MoSeq是该实验室之前开发的一种人工智能技术。这项技术使用机器学习算法将鼠标的动作分解成大约50个不同的“音节”，或身体语言的组成部分:短而单一的动作，如站立、停顿、踏步或转弯。通过MoSeq，研究人员收集了关于每次实验中小鼠行为结构和模式的深入、高分辨率数据。

研究人员发现，发情状态对雌性小鼠的探索行为几乎没有影响。相反，行为模式在雌性小鼠之间的变化往往比在整个发情周期内的变化要大得多。

“如果你从我们的一堆视频中随机给我任何一个视频，我可以告诉你是哪只鼠标。这就是行为模式的个性化程度，”达塔说，这表明在行为研究中，“数据变化的一个主要方面是个体有着微妙的不同的生活历史。”

当研究人员比较雌性和雄性小鼠时，他们发现了一些令他们惊讶的事情:雄性也表现出行为的个性，但它们在单个小鼠内部和小鼠之间的行为差异比雌性小鼠更多。

达塔说:“人们一直认为，我们可以用雄性小鼠在实验内部和实验之间进行可靠的比较，但我们的数据表明，尽管雌性小鼠有发情周期，但它们的行为更稳定。”

改变的理由

达塔指出，科学家们普遍认为，从公平的角度来看，纳入雌性小鼠很重要，但一些人仍然担心这可能会使他们的研究复杂化。对他来说，这些新发现为在实验中使用雌性小鼠提供了强有力的科学依据。

“女性的行为更可靠这一事实表明，在许多情况下，包括女性在内实际上可能会降低数据的整体可变性，”达塔说。

根据他们的发现，Datta实验室的研究人员已经从雄性老鼠对混合群体或雌性老鼠在他们的其他实验中，包括圆形的、开放的测试。

Datta警告说，这项研究只在一个实验室环境中研究了一种小鼠品系，因此在没有进一步测试的情况下，结果不能推广到其他品系和环境。然而，他指出，这种菌株和装置通常用于神经科学研究，包括在早期药物开发中测试潜在药物如何影响小鼠运动。

达塔说，这些发现“应该鼓励那些有兴趣的人药物开发在这种情况下，将两性都纳入分析。”

现在，Datta和Levy感兴趣的是探索荷尔蒙状态之外的内部状态，如饥饿、口渴、疼痛和疾病，如何影响小鼠的探索行为。

利维解释说:“问题是，在你当前的内在状态和你的个人身份之间的这场拉锯战中，谁会赢。”

他们还想更深入地研究他们在研究中看到的老鼠行为个性的神经基础。

达塔说:“我们观察到的个体之间有如此稳定的变化，这让我感到震惊——就像这些老鼠真的是个体一样。”“我们习惯将实验室老鼠视为可互换的小部件，但事实并非如此。那么，是什么控制着这些个性化的行为模式呢?”

Levy补充说:“我们想要了解个性的机制:个体之间的差异是如何产生的，它如何影响行为，什么可以改变它，以及大脑的哪些区域支持它。”

为此，Datta实验室正在研究小鼠从出生到死亡的行为，以了解个性化的行为模式是如何在发育过程中出现和结晶的，以及它们在一生中是如何变化的。

研究人员还希望，他们的工作将为更严格的定量研究打开大门，研究动情周期是否以及如何影响小鼠行为在其他情况下，比如完成复杂的任务。

Levy说:“这是一个非常有趣的例子，说明影响我们进行和设计科学的方式的假设有时只是假设——直接测试它们很重要，因为有时它们不是真的。”