实验动物行为与动物福利保障探讨*

衣启营 谭冬梅 韩志刚

(重庆医科大学实验动物中心，重庆 400016)

实验动物由人工饲养，自己无需寻找水源、食物，不需要躲避天敌，也没有机会选择配偶，其许多自然行为如觅食行为、领域行为、生殖行为、节律行为等与其生活环境的福利条件密切相关。保障动物福利的目的是让动物健康、快乐地生存，不然实验动物可能出现行为异常，也会影响实验结果的准确性和可靠性。因此，要充分认识实验动物的正常行为模式与福利需求，在生产、使用实验动物时为其提供良好的动物福利，让其保持健康的心理、生理和行为状态。

1 实验动物的行为模式与福利需求

1．1 觅食行为

觅食行为是动物对食物的搜寻、追逐捕捉、加工处理以及摄取的过程。实验动物采食全价营养饲料，其自然觅食的能力和技巧已无用武之地。饲料的营养成分包括水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、维生素和微量元素等，其配合比例应满足不同实验动物和动物在不同生长阶段的营养需求[1]，要有针对性、科学性。除此以外，还应该满足实验动物配合饲料卫生标准的规定：无毒、无害，不得掺入抗生素、驱虫剂、防腐剂、色素、促生长剂以及激素等添加剂；清洁级实验动物配合饲料应进行高压消毒灭菌或辐照灭菌[2]。

饲料的形状、硬度、加工工艺、适口性要与动物的采食习性相匹配。小鼠、大鼠等啮齿类动物因门齿持续不断地生长，必需借助啃食硬物来磨牙，其饲料通常加工成杆状，质地较硬，啃食性强，在动物摄入营养的同时，满足其啃食习性。兔、豚鼠、羊等草食动物，饲料中应添加较高比例的粗纤维。犬、猫、猴一般饲喂松脆的膨化饲料。兔会通过食自己排出的软粪行为来补充蛋白质和B族维生素等营养。豚鼠和非人灵长类动物的肝脏缺乏左旋葡萄糖内酯氧化酶，不能合成维生素C，必需通过饲料或饮水给予补充。地鼠除采食配合饲料外，还需适当补充青饲料。对长爪沙鼠也可以偶尔添加一点莴苣、胡萝卜、白菜、苹果等蔬菜、水果和适量的葵花籽。笼养树鼩时可为其提供软的高蛋白饲料、水果、蔬菜[3]。此外，对处于妊娠期、哺乳期、术后恢复期的实验动物，还应充分满足其对营养的特殊需要。

1．2 领域行为

动物的领域意识与生俱来，但实验动物生活在笼具里，其领域行为受到生活空间和饲养密度的限制。空间过小，不利于动物的生长发育及天性表达；饲养密度过大，动物会因为争夺地盘发生争斗，轻则受伤，重则死亡。从动物福利的角度考虑，无论是群养动物还是单养动物，其笼具的大小都应满足国家标准对常用实验动物所需居所最小空间的规定[4]，要保证笼具内每只动物都能自由转身、站立、伸腿、躺卧、舔梳等。对于非人灵长类、犬、猪、羊等天生喜爱运动的动物，还应设置专用的运动场地，并定时遛放。此外，运输动物时也要充分考虑其福利需求[5]，如运输笼具的大小、安全、卫生、舒适度，通风和保暖，运输途中饮水、饲料的补充等。要保证动物呼吸自由，应尽可能减少动物的应激反应，避免动物受到伤害。

1．3 攻击和防御行为

攻击和防御行为是动物的一种本能。攻击行为在成年雄性和雌性实验动物中都有表现，雄性表现得较为明显。小鼠虽经过长期的培育，性情比较温驯，容易捕捉，但非同窝雄性也容易发生争斗，争斗中身体各部位尤其是尾部常被咬伤、咬断。雄性树鼩也比较凶暴，两雄相处常互相咬斗，直至两败俱伤。地鼠则相反，雌鼠比雄鼠强壮而凶猛好斗，其牙齿十分坚硬，可咬断细铁丝，受惊时会咬人；除发情期外，雌鼠不宜与雄鼠同居，性成熟后要按性别分开饲养，以免互相撕咬引起伤亡[3]。

实验动物常在受到惊吓、伤害时作出防御或发起攻击，防御行为表现为惊恐、躲避或逃跑，攻击行为则是主动出击，攻击其他动物或人。同笼动物为争夺生活空间、饲料或饮水，也经常相互打斗，在同一动物身上会交替出现攻击和防御行为。所以，为避免动物相互攻击造成伤亡，实验动物的生活环境应保持相对舒适和稳定，生活空间应足够大，饲料和饮水应充足；饲养员或实验人员应熟悉动物的生活习性、生物学特性，在接触动物时尽量避免惊吓动物，更不能伤害动物，这样也能防止人员受到动物攻击而受伤。

1．4 生殖和育幼行为

生殖行为是动物通过求偶、交配、受孕、妊娠、分娩等过程产生下一代的行为。动物性成熟后受体内激素的影响，在一年中会出现周期性地发情，雌性哺乳动物发情期在生理上表现为排卵、准备受孕。许多啮齿类、兔类具有产后发情现象，即妊娠和哺乳可同时进行[6]。小鼠、大鼠、豚鼠的成年雌鼠交配后阴道口都会形成白色的阴道栓，一般作为交配成功的标志。兔、猫、雪貂是典型的刺激性排卵动物，交配动作是一种刺激因素，可诱发雌性排卵。雌性大鼠虽是自发排卵，但在非发情期也可通过强行交配诱导排卵。猫和犬是季节性发情动物，发情期多集中在春、秋两季；雌猫在发情季节可多次发情，而雌犬一般每年发情两次[3,7]。

育幼行为是生殖行为的延续。在哺乳动物中，母亲通过哺乳、爱抚、拥抱、温暖等方式抚育幼崽。不同种动物的哺乳期长短各异，小鼠、大鼠为20～22 d，豚鼠为2～3周，金黄地鼠、长爪沙鼠为21 d，兔为40～45 d，犬、猫、猪为60 d，山羊为3个月，绵羊为4个月，猕猴约为半年。有些哺乳动物存在异亲抚育现象，如雌豚鼠有互相哺乳的习惯，不是自己亲生的仔鼠都能让其吸乳[3]。

在实验动物生产中，饲养人员常通过选种、人工配对、合笼、异亲抚育、提前离乳等手段来干预动物的繁育过程。尽管这些手段在控制动物质量方面发挥了重要作用，但环境指标和动物福利仍是保证动物正常生殖和育幼行为的基本条件。严格控制温度、湿度、光照、噪音等内环境指标，并保障动物生活空间、舒适垫料、营养补充等福利需求，这些都有利于动物的身心健康，也能提高动物的繁育性能和生长性能，降低死亡率[8-9]。

1．5 节律行为

动物的活动与环境中自然因素的规律变化相适应，如昼夜、潮汐、季节变化而形成周期性节律行为。不同动物的行为节律具有各自对外界环境综合适应的特点，无论是昼夜节律还是季节节律，都受动物内在的生物节律即生物钟的影响[10]。

啮齿类实验动物如小鼠、大鼠、豚鼠等均昼伏夜动，喜群居于光线较暗的安静环境，进食、交配、分娩多发生在夜间。兔在夜间比较活跃，晚间采食量占全天的75%。树鼩以黎明和黄昏时最为活跃，中午活动较少[3]。实验动物生活环境的光照由灯光控制，其昼夜明暗交替时间要求为12 h/12 h或10 h/14 h，让灯光的明暗交替规律与昼夜基本同步，这更有利于动物自然的活动节律行为。不同实验动物光照强度要求不同，如国标规定小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠在屏障环境或隔离环境中的光照强度为15～20 lx，犬、猴、猫、兔、小型猪在普通环境、屏障环境或隔离环境中均为100～200 lx，鸡在屏障环境中为5～10 lx[4]。

1．6 社群和通讯行为

社群行为是指同一物种由很多个体所组成的群体并在这些个体之间实行一定程度的合作行为。在实验动物中，啮齿类动物群居性强，小型猪也喜欢群居，习惯于成群活动、休息或集体采食。猴类的群栖具有社会性和地位等级，每群猴均由一只最强壮、最凶猛的雄猴当“猴王”[3]。通讯行为是指一个动物个体把内在的生理状态等信息传递给另一个体并引起后者做出适当反应的行为。信息传递可以导致社群内信息共享，是维持社群行为的重要手段。

环境丰容对于实验动物的社群和通讯行为极为重要，尤其对于单独饲养或社会隔离的动物。研究表明[11]，不同种类的实验动物，在不同年龄段进行不同程度的社会隔离后，均能引起不同程度的多种行为异常表现。为减轻动物的孤独、抑郁情绪，减少异常行为，可以在笼具内放置供实验动物活动和玩耍的物品，比如为小鼠、大鼠准备一些不同材质、形状、颜色的隧道或迷宫以满足其钻洞的天性；放置磨牙棒，既可以玩耍，又可以满足啮齿类动物喜啃咬的习性。为非人灵长类动物搭建高台、树木模型，以满足其喜欢攀登、跳跃的天性。单笼饲养的动物彼此间不能完全隔离，应能够相互观望、聆听，以便交流。另外，为其播放音乐、视频录像等听觉或视觉干预的手段也是丰容环境、促进交流的有效措施[12]。

2 保障动物福利的基本要点

2．1 标准、舒适的设施环境条件

根据国家标准要求[4]，实验动物设施建设首先要科学选址、合理规划，要远离交通要道和生活区以及有空气污染、振动或噪声干扰的区域。其次，要为动物配置合适的饲养笼具。笼具的材质应无毒、无害、无放射性，宽敞舒适的同时，应限制动物身体伸出受到伤害。第三，为动物提供的垫料应满足吸湿性好、尘埃少、无异味、无毒性、无油脂等条件，使用前应灭菌处理。第四，要设置合理的内环境参数，如温度、湿度、光照、空气洁净度、风速、换气次数、压差等，并定期维护设施设备，保持环境参数长期稳定。此外，结合不同动物的行为特点，利用丰容环境模拟动物的野外生活环境，使其天性得到释放。

2．2 营养均衡、干净卫生的饲料和饮水

饲料中各营养成分的均衡是实验动物健康成长的前提，如营养缺乏或失调可引发动物脱毛、疾病、异食、中毒等，严重的可能造成动物死亡[13-14]。饲料的硬度也很重要，不仅会影响口感，还会影响动物对饲料的利用率[15]。饲料应新鲜、无杂质、无异味、无霉变、无发酵、无虫蛀及鼠咬。由于饲养目的不同，实验动物的饲料不同于普通家畜、家禽饲料，在满足动物正常生长繁殖条件下，要求营养与质量恒定，最大限度地避免来自饲料和营养的波动造成动物质量变化，才能保证实验动物所完成的实验数据准确性好、重复性好、精确度高[16-17]。直接用作饲料的蔬菜、水果等要经过清洗消毒，并保持新鲜。动物的饮水也应新鲜、充足，饮水用具必须定期清洗、消毒。普通级实验动物的饮水应符合生活饮用水卫生标准要求，清洁级及以上级别实验动物的饮水应达到无菌要求。还要做好动物饮水系统的管理和维护，并定期检验水质[18]。

2．3 规范、严格的饲养管理措施

实验动物从业人员应加强培训和教育，提高专业素质和道德素质，增强专业知识和技能。在工作中要严格遵守实验动物饲养管理的各项制度和操作规程，并从道义、情感和实践上尊重、善待、爱惜实验动物，不得戏弄或虐待动物。在抓取动物时，态度温和，动作规范、轻柔，避免引起动物的不安、惊恐、疼痛和损伤。运输实验动物时应本着安全、舒适、卫生的原则尽快完成，运输过程中最好有专人负责照料。另外，兽医或实验动物医师要为动物做好防疫，预防疾病和给患病动物及时诊治，使动物不受疼痛、伤病之苦[19]。

3 环境条件和动物福利变化对实验动物行为的影响

实验动物通常较长时间甚至终生或者数代都生活在一个高度受控的设施环境中。大量研究表明[20-22]，环境条件改变或动物福利得不到满足，如生活空间太小，环境温度、湿度过高或过低，光照过强，噪音过大，营养不良，垫料吸水性差或异味大等，都会极大影响动物的体温、呼吸、脉搏等生理机能，以及动物的认知活动和繁殖、生长性能，动物的行为也会出现明显异常。

3．1 对节律行为的影响

动物体内的生物钟虽由基因控制，但外部环境变化对生物钟具有校正作用，使动物内外的节律保持同步，如将小鼠与外界隔离饲养一段时间后，其内在的生物钟会随灯光的明暗交替规律做出相应调整，其活动周期也会与明暗周期同步[23]。

多数啮齿类动物昼伏夜出，对外界环境反应敏感，不恰当的光照可导致其性周期和内分泌紊乱，影响活动节律、繁殖节律和生长发育，还可能造成性功能减退、流产，以及哺乳母鼠神经紊乱，发生拒哺乳、食仔现象[24-25,3]。此外，动物的节律行为还会受饲料及饮水的供应时间、工作人员上下班或其他活动的影响。因此，应保持动物环境参数长期处于正常、合理范围，减少由于环境变化对动物活动节律的影响或引发动物疾病。值得注意的是，科研人员如果需要夜间进入动物实验室，可采取零星光照、调低光照强度等方法来避免夜间过多、过强光照对动物活动节律的干扰。

3．2 对社群、通讯及攻击行为的影响

实验动物生活在有限的空间里，各方面条件受人为控制，其社群、通讯及攻击行为也会因为环境和福利条件受到很大影响。比如饲养密度、雌雄比例、饲料添加量、换窝频率、房间气味等都会影响同笼动物的进食、排泄、争斗以及以视觉、听觉、嗅觉、触觉等为基础的社群和通讯行为。成群饲喂的动物个体之间可能因争夺饲料或饮水而出现争斗，并形成在看到其他动物采食而开始进食的种群促进作用。如果多只动物要在有限的食槽空间中同时采食，可能会增强现有的争夺行为，从而加剧相互攻击的激烈程度[26]。

3．3 对学习行为的影响

实验动物常被用于行为学研究，其中学习行为是重要的研究内容。一般来说，动物的行为如果在特定的刺激场合下发生了变化，就认为是一种学习过程[10]。学习是动物从经历中获益并使其行为能更好适应环境条件的过程，某些非人灵长类动物个体使用工具主要就是靠学习模仿。哺乳动物具有很强的学习能力，能够从经验中获利，但其内在的行为模式仍然构成了其行为系统的重要部分[6]，如大鼠体形大小适中，行为表现多样，情绪反应灵敏，适应新环境快，探索性强，可人为唤起和控制其视、触、嗅等感觉；同时，大鼠在神经系统反应方面与人有一定的相似性，所以在学习行为及行为异常的研究中用得很多，例如迷宫训练、奖励和惩罚效应、高级神经活动障碍等研究[3]。

3．4 实验动物的刻板行为

实验动物生活的环境完全不同于自然环境，动物的很多天性难以发挥。长此以往，这些动物尤其是单笼饲养的动物可能出现一些异常行为，如倦怠、异食、破坏、易攻击、抑郁甚至自残。最为常见的是没有明显目的的机械重复行为，也称刻板行为，比如小鼠在笼盒里连续几十分钟甚至数小时翻跟斗、上窜下跳、原地打转等，被关在铁笼里的犬长时间不停地吠叫，非人灵长类动物在笼舍里来回踱步、摇头、吹气、制造噪音等[27]。实验动物长时间被禁锢在狭小的笼具里生活，漫长的煎熬，内心的孤独烦躁、行为受限都给会动物的身心健康造成严重的不良影响，用这样的动物进行实验，其结果的有效性和可靠性将受到质疑。

4 小结

实验动物在人为控制的环境下生长、繁殖，要完全实现自然行为是不可能的，而动物福利是影响实验动物行为的重要因素。人们要在尽可能多地掌握每种实验动物行为模式的基础上，尽量满足动物的行为需求，保障其福利。在生产、使用实验动物的过程中，为动物提供更加宽敞、舒适的生活环境和均衡的营养，增加环境丰容度，让其生命的全过程都得到良好照顾，并保持健康的精神状态和行为状态，这样，动物实验才可能得到科学准确的实验结果。